人体脉搏测量仪的设计.doc

1、摘要本课题是人体脉搏测量仪的设计。由于脉搏信号的特殊性，在设计时必须要注意实现测量的准确。该系统的重点就在于要求实现测量的简便化和精确化。系统要在小于十秒的时间内，测量出人体一分钟的脉搏，并且保证误差在2次以内。本系统以89S51单片机作为中心，通过使用单片机来实现系统最核心的计算脉搏功能。在信号的前端处理上，使用压电陶瓷片采集人体脉搏信号，然后经过AD620放大，施密特触发器整形，低通滤波器滤波等一系列操作，将脉搏信号转换为同频率的脉冲信号输入到单片机内，并利用单片机对其进行计数。计数的方法是利用单片机的计时器，计算一次心跳的时间，然后由该周期计算出频率，继而就可以求出一分钟的脉搏数。按照理

2、论来说，只要有一次心跳信号就可以。但是要考虑到计算的精确性，可以设定为测量五次心跳信号，然后再求脉搏就可以使结果比较精确。计数结果将最终送至液晶屏1602来进行显示。虽然压电陶瓷片的性能并非很好，在信号的采集上不能实现非常精确的采集，但是它的价格低廉，并且在经过系统的信号调理电路后，也能比较满意的实现我们所要实现的目标。整个系统耗电低，体积小，具有便携性与精确性。经过多次调试和实验，本系统基本实现了设计所要求的指标。关键词脉搏测量；压电陶瓷片；液晶显示屏；单片机目录引言11设计任务及要求311设计任务312设计要求313设计时所遇到的问题32系统总体设计321方案论证322总体设计框图43系统

3、硬件设计531脉搏信号采集5311传感器的选择5312三种方案的优缺点比较6313压电陶瓷片介绍732信号调理单元7321一级放大电路8322二阶滤波器电路10323二级放大电路1233整形电路1434电源滤波电路1635单片机电路1636显示系统184系统软件设计1941软件部分设计19411主程序模块20412液晶驱动模块2142软件开发环境215测试方案及结果2151测试方案2152模拟测试结果2152实际测试结果226结束语22谢辞24参考文献25附录26桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第1页共33页引言在我国传统中医学的诊断中，“望、闻、问、切”是最基本的四个方面。而在其中，

4、切，也就是脉诊，占有非常重要的地位。通过脉诊，医生可以对患者的身体状况有一个大概的了解，进而对症下药。脉搏信号可以直接反应出患者心脏的部分状况，我国传统中医学认为，通过脉诊可以了解到患者脏腑气血的盛衰，可以探测到病因，病位，预测疗效等。从近代医学的角度来看，人体循环系统承担着协调全身各组织的能量代谢，输送氧气、营养物质，运走代谢废物等重要的工作，还承担运送抗体、激素等物质以协调整体的动态平衡。从整体的角度对疾病进行综合分析，显然循环系统的信息将占很重要的比重；从整个循环系统来看桡动脉介于大动脉与小动脉之间，由于心脏的舒缩、内脏血容量的变化、血管端点阻抗、管道内脉波的反射、血液的粘滞性、血管壁的

5、粘弹性等因素使脉象携带着有关心脏运动、内脏循环、外周循环等丰富的心血管系统及整体的动态信息。因此脉诊的临床意义很大，它的机理是急待于我们进行研究的。鉴于脉诊的重要性，人们对于脉搏测量一直非常关注，早在1860年VIERORDT创建了第一台杠杆式脉搏描记仪，国内20世纪50年代初朱颜将脉搏仪引用到中医脉诊的客观化研究方面。此后随着机械及电子技术的发展，国内外在研制中医脉象仪方面进展很快，尤其是70年代中期，国内天津、上海、广州、江西等地相继成立了跨学科的脉象研究协作组，多学科共同合作促使中医脉象研究工作进入了一个新的境界。脉搏测量仪的发展主要向以下几个趋势发展1自动测量脉搏并且对所得到的脉搏进行

6、自动分析。目前很多脉搏测量仪都具有检测血氧等其他的功能，但是对这些信号的分析和诊断还需要一些有经验的医生观察，进行分析后才能确认结果，浪费大量的人力，且由人为引入的误差较大。因此，未来脉搏自动检测的内容将更加详细，自动分析诊断功能也更强大。2数字化技术等先进技术的应用。随着数字科学技术的发展，脉搏测量仪集成度将更高，更便于携带。数字信号处理的运用将使干扰更小，测量更为准确。（3）多功能化越来越明显目前的脉搏测量仪，一般都具有测试血氧，心电图等等功能，单纯的脉搏测量仪已经很少见。随着电子技术的发展，脉搏测量仪必然可以实现更多的功能。本设计所使用的系统利用压电陶瓷片将脉博转换为电压信号，经过信号调

7、理桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第2页共33页后利用AT89S51单片机进行信号采集和处理，在短时间内，测量出人体一分钟的脉搏数，并将心率进行实时显示，便于携带。达到了方便、快速、准确地测量心率的目的。这样的脉搏测量系统性能良好，结构简单，性价比高，输出显示稳定，比较适应大众化，适合家庭进行自我检查以及医院护士进行每日的临床记录。1设计任务及要求11设计任务本课题要求利用传感器对人体脉搏信号进行采集，设计相应的信号调理电路，然后利用通过对脉搏信号进行测量，来进行实时显示测量结果。12设计要求1、完成一次测量时间项目次数测试结果实际值误差测试者一第一次727877第二次7190第三次8

8、251第四次7713测试者二第一次7568103第二次7374第三次6630第四次6544测试者三第一次787283第二次7656第三次7542第四次720桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第22页共33页INCLUDE“LCD_1602C“/定义周期测频法测式的周期数，这个值越大，结果越精确，但也需/要更多的时间。DEFINETF_TIMES3/频率暂存字UNSIGNEDLONGG_FTMPUNSIGNEDLONGG_FTMP_ALL/单周期信号结束标志0未测试完成1初始化2测试完成UNSIGNEDINTG_FLAG/定时器T0溢出次数统计UNSIGNEDLONGG_T0COUNT/每

9、分钟心跳次数UNSIGNEDINTG_COUNTMINUUNSIGNEDCHARCODESTRING1“YOURPULSEIS“VOIDINT0ISRVOIDINTERRUPT0/外部中断0中断服务函数/IE00/外部中断0标志位清0在边沿触发模式下/会由硬件清零TR00/停止计数IF1G_FLAGG_FTMPG_T0COUNT65535G_FTMPUNSIGNEDINTTH0低ET01/使能T0溢出中断桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第23页共33页PX01/外部中断0为高优先级PT00/定时器0溢出中断为低优先级TMOD0X01/屏蔽T1,GATE0软件控制TR0启动定时器/C/T

10、0T0工作在定时器方式/M1M001T0工作方式为16位定时器TF00/清零标志位,T0溢出中断请求IE00/清零标志位，外部中断标志位TH00TL00G_T0COUNT0/定时器溢出次数初始化G_FTMP0G_COUNTMINU0G_FTMP_ALL0G_FLAG1/标志位初始化EA1/充许全局中断VOIDGETFREQVOID/求频率UNSIGNEDCHARIG_FTMP_ALL0EA1FORI0IDEFINEUCHARUNSIGNEDCHAR桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第24页共33页SBITLCD_RSP25SBITLCD_RWP26SBITLCD_ENP27DEFINEL

11、CD_BUSP0VOIDLCD_INITVOIDLCD_SHOWCHARUNSIGNEDCHARPOSITION,UNSIGNEDCHARZ/显示字符函数，并指定相应的位置VOIDLCD_SHOWSTRINGUNSIGNEDCHARLINE,UNSIGNEDCHARSTR/显示字符串，并指定相应的行VOIDTS1602DISINTUNSIGNEDCHARX,UNSIGNEDLONGNUMVOIDDELAYUNSIGNEDCHARTUNSIGNEDCHARI,J,KFORI0ITIFORJ0J2JFORK0K255K/写命令子函数VOIDWRITECODEUNSIGNEDCHARCDELAY5L

12、CD_RS0/低电平有效时写命令，选择指令寄存器LCD_RW0/RW0，选择写模式DELAY10LCD_EN1LCD_BUSCDELAY10LCD_EN0/LCD使能端，当是下降沿的时候写数据和命令/写数据子函数VOIDWRITEDATAUNSIGNEDCHARWDELAY5LCD_RS1/选择数据寄存器LCD_RW0/选择写模式DELAY10LCD_EN1LCD_BUSWDELAY10LCD_EN0/显示字符子程序，同时写上要显示的位置和要显示的字符VOIDLCD_SHOWCHARUNSIGNEDCHARPOSITION,UNSIGNEDCHARZ桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第2

13、5页共33页UNSIGNEDCHARPIFPOSITION16PPOSITION0X80ELSEPPOSITION0XB0WRITECODEPWRITEDATAZ/显示字符串的程序，同时写上要显示第几行和字符串的名字VOIDLCD_SHOWSTRINGUNSIGNEDCHARLINE,UNSIGNEDCHARSTRUNSIGNEDCHARI,JILINE0X10FORJ0STRJ0JLCD_SHOWCHARI,STRJ/在特定位置显示整数/VOIDTS1602DISINTUNSIGNEDCHARX,UNSIGNEDLONGNUMUNSIGNEDCHARI0,A7DOAINUM10NUMNUM/10WHILENUMFORILCD_SHOWCHARX,AI48/液晶初始化函数VOIDLCD_INITVOIDDELAY10WRITECODE0X80WRITECODE0X01/应该先清屏并复位光标WRITECODE0X38/设置8位，2行，5X7点阵WRITECODE0X0C/开显示器，开启光标，且光标允许闪烁WRITECODE0X06/文字不动，光标自动右移/写入显示起始地址