1、 广德爱众 砺能善医毕 业 设 计 作 品题 目： 简易心率计设计姓 名：专 业： 应用电子技术班 级：学 号：校内指导老师：校外指导老师：填表日期：湘潭医卫职业技术学院教务处制湘 潭 医 卫 职 业 技 术 学 院 毕业设计作品二 级 学 院 医管学院 专 业 应用电子技术 班 级 姓 名 学 号 校内指导老师毕业设计名称 简易心率计设计 校外指导老师毕业设计时间 1.设计功能设计任务：将人跳动的脉搏信号转换为数字信号，送入单片机进行处理，接着进行软件设计，使显示单元能够直观的显示出被测的心率。实现上下限控制和报警蜂鸣的功能。 设计目标：完成毕业设计，按要求达到预期效果。2.设计方案本设计使
2、用美国 ATMEL 公司生产的低电压、高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的 Flash 程序存储器和 128 bytes 的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器(CPU)和 Flash 存储单元，功能强大 5。AT89C51 单片机性价比高，可灵活应用于各种控制领域，所以我选用 AT89C51 作为本设计的主芯片。3.硬件设计3.1 硬件系统方框图3.2 硬件系统原理图图 3-2-1 心率计整形放大电路原理图U2ST18VCR30GNDK4uFO
3、I-+567cLMk9.P(X)WAE/HB_Q蜂 鸣 器Y图 3-2-2 心率计数码管显示电路原理图3.3 元件清单序号 元件名称 序号 元件名称1 AT89C51 单片机 17 40 脚 IC 座2 LM358*2 18 2.2k 电阻*53 光敏电阻（5537） 19 12mhz 晶振4 56k 电阻*2 20 导线若干5 10k 电阻*2 21 焊锡若干6 1M 电阻 22 自锁开关7 1K 电阻 *2 23 四位一体共阳极数码管8 470k 电阻 24 程序一套9 2k 电阻*2 25 原理图一份10 220 电阻*2 26 蜂鸣器11 电容 1UF*212 电容 0.1UF*213
4、 电容 47UF14 D1 指示灯15 S8050（三极管）*416 DC 电源座4.6 工作原理本设计采用 AT89C51 单片机为核心器件，利用光敏电阻将人的脉搏信号转换为电脉冲信号，通过前置电路对电脉冲信号滤波、整形、放大后送入单片机。单片机对送来的电脉冲进行计数和定时，具体为：单片机以 T0 方式 1 计数，T1 方式 1 定时，定时 125ms 中断一次，循环 8 次就为 1s，再到一分钟计数结束。最后将信号送至七段数码管显示。4.7 成品图片5.软件设计5.1 软件系统方框图5.2 资源配置单片机：20 脚接 GND，40 脚接 VCCP0.0-P0.7 端：通过上拉电阻接数码管笔
5、段P2.4-P2.7 端：接 9012 三极管用来驱动数码管显示EA/VPP 端：接 VCC 电源单片机 XTAL2(18),XTAL1（19）：接外部晶振电路RST（9）端：接外部复位电路及开关单片机 P3.3-P3.7 端：接外部按钮开关单片机 P3.2 端：接外部蜂鸣器电路定时报警复位/返回开始赋值开始计时最小系统显示模块蜂鸣器按键模块AT89C51 单片机软件系统流程示意图6.系统调试6.1 硬件调试方案在制作之前，将元器件妥善保管好，制作时对于一些元器件的焊接要多注意，因为在焊接的过程中有些地方难免会出现虚焊和断点的情况，所以本课题的硬件调试，使用了我们平时课上最常用的测试设备进行检
6、查，比如万用表、示波器等，用来检查潜在的故障问题。第一步：用眼睛目测。检查焊接在外部的各种元器件和电路的连接点是否有断接和虚焊等。第二步：用万用表检测。在没有通电之前可以用万用表进行反复检测之前在目测中，还存在有疑问的地方，然后再检查自动板上电源线和地线之间有没有存在短路虚焊或者断接的现象。第三步：上电检测。给做好的自动板通电，然后对照原理图检查各个元器件的电源脚是否符合要求的值。 第四步：使用示波器检测。假如单片机不工作或者是不正常工作的话，则很有可能是元器件的问题，因此首先各个元器件必须要正常工作，有些元器件虽然工作了，但还是会存在着一些值的误差或者是信号的干扰，因此这时候就要用到示波器来
7、检测各个元器件的波形，来确定元器件是否是正常的工作状态。完成以上调试后，假如还存在其他的问题，我们可以使用去元件的办法，也就是换新的元器件，对照电路图一个模块一个模块的调试下去，这样做的目的是找到存在故障的元件。6.2 软件调试方案本选题的软件调试中，首先通过对程序的编写、运行，以及仿真来发现程序中存在的一些错误，例如程序的语法错误和程序的逻辑错误，然后再进行剔除和改正。其次，还可以使用编程软件，修改程序中的设定值来进行检查，这样做的目的是尽可能的减少在程序设计过程中存在的差错。6.3 调试数据6.3.1 硬件调试在初次对元器件调试时，单片机的 18-19 脚外接晶振没有起到起振作用，造成大量
8、的干扰信号，使得 P0 端外接的上拉电阻给了数码管低电平，造成数码管全亮。这时候考虑在晶振端的正负极加一个 0.1pF 的瓷片滤波电容，滤波。测试后数码管显示正常，各元器件无异常现象，无异常气味。6.3.2 上电调试上电调试时，单片机的 40 脚 VCC 电源与输入电源 5V 大致相等。流经三极管的电压，也大致相等，因此用检测各三极管的电压，来确定三极管的工作状态，是否有击穿和损坏。6.3.3 按键调试功能测试时，各按键能正常工作，包括对通电电源测试，及开始/暂停，复位，移位，清零，设置等功能按键测试，均无故障。6.3.4 调试结果对软/硬件进行系统调试，确认没有异常后，进行通电检测，测试过程
9、中电路板元器件正常，各功能显示与控制正常，能达到预期效果。7.小结本文在总体设计上，基于单片机控制，利用光敏电阻将人微弱的脉搏信号转换成脉冲信号，经过单片机的运算和处理，最后由 LED 显示单元将心率用数字形式显示出来。在软件设计上，运用 C 语言来控制单片机 AT89C51、LED 显示器等硬件的运行。通过本次毕业设计，让我体会到，所学知识的重要性，做事流程的重要性，严谨性。尤其是要把自己在学校学习到的理论知识，更多的多应用到实际中去，从生活中去发现问题并解决问题。 参考文献1.刘宁，单片机多功能时钟的设计M，浙江:浙江海洋学院,2009. 2.孔维功，c51 单片机编程与应用.北京：电子工
10、业出版社.2011.3.鲁维佳，Altium Designer6.x 电路设计实用教程.北京：北京邮电大学出版社 20144.陈忠平，曹巧媛，单片机原理及接口，北京，北京：清华大学出版社.20075.http:/ 电子发烧友论坛相关帖子6.http:/ 中国知网相关设计及文档附录 3 程序ORG 0000HAJMP MAINORG001BH ;中断入口地址AJMP PITOMAIN: MOVSP,#60HMOVTMOD,#15H ;设 T0 计数方式 1 T1 定时方式 1MOVTL1,#0DCH ;设 T1 125MS 定时初值MOVTH1,#0BH ;MOV30H,#08H ; 循环 8
11、次MOV32H,#00HMOVTL0,#00HMOVTH0,#00HSETB TR1 ;启动 T1 TR1=1SETB TR0 ;启动 T0 TR0=1SETB EA ;CPU 开中断 EA=1SETB ET1 ;允许 T1 中断 ET1=1ML0: LCALL SMXS ;调用显示子程序SJMP ML0;中断子程序PITO: PUSH PSWPUSH ACC ;保护现场CLREA;CLR TR1MOVTL1,#0DCH ;重新赋值MOVTH1,#0BHDJNZ 30H,RETUNT;1s 来到返回MOV30H,#08H ;重置中断次数MOVA,#01HADDA,32H ;秒加 1;DAAMOV32H,A ;转换为 BCD 码CJNE A,#3CH,RETUNT ;未计满 60s，返回MOV32H,#00H ;计满 60s，秒位清零MOVTL0,#00HMOVTH0,#00HRETUNT: SETB EA;SETB TR1POPACCPOPPSW ;恢复现场RETI ;中断返回;显示子程序SMXS: MOV R4,#0FFH ;LED 全灭MOV R2,#00HMOV R7,#00HCLR CMOV A,TL0 ;计数值低位送 A
