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目 录

第一章 概述 1

1.1 选题的背景和意义 1

第二章 总体方案的论证与设计 3

2.1主控模块的选型和论证 3

2.2显示模块的选型和论证 3

2.3传感器的选型和论证 3

2.4系统整体设计概述 4

2.5蓝牙系统 4

第三章 系统硬件电路设计 4

3.1主控模块 5

3.1.1 STC89C52单片机主要特性 5

3.1.2 STC89C52单片机的中断系统 6

3.1.3单片机最小系统设计 7

3.2 LCD液晶显示器简介 7

3.2.1 液晶原理介绍 7

3.2.2液晶模块简介 7

3.2.3液晶显示部分与STC89C52的接口 8

3.3信号采集电路设计 9

3.4 内部电路设计 9

3.4.1传感器简介 9

3.4.2滤波电路 10

3.4.3放大整形电路 10

第四章 系统软件设计 12

4.1系统软件总体设计 12

4.2程序设计原理 13

第五章 系统调试 14

5.1软件调试 14

5.2 硬件调试 14

5.3调试结果 14

5.5 结 论 15

参考文献 17

致 谢 18

基于单片机的脉搏测量仪设计

尚超

, China

Abstract：The health of the human body can not be separated from the support of the measuring instrument, so it is important to be able to measure the pulse measuring instrument of the human pulse signal. After the analysis and research in order to design a measure of the human body can accurately measure the pulse, select the 51 single-chip based on the measurement system. The core part of the system is STC89C52 microcontroller, its internal timer can be used as a photoelectric sensor and calculate the corresponding time and generate a specific photoelectric signal, then the microcontroller can interpret the signal to obtain the corresponding pulse signal, and finally from the system In the timer to the processing of a good time signal derived. One can determine the accuracy of the test results by observing the external lights. After the measurement is completed, the display shows the total number of pulses and the time information. When a test cycle is completed, the system is restored to meet the design requirements.

The design of the specific implementation process is by enlarging and shaping the infrared photoelectric sensor pulse signal generated, and then the microcontroller to control the operation of the signal, and ultimately get the required test results. In order to avoid unnecessary invalid operation, the upper and lower limits of the pre-test number can be set manually. The desired results can be displayed on the connected LCD1602 display with ease of use.

Keywords：STC89C52; photosensor; LCD display; Pulse measuring instrument

第一章 概述

1.1 选题的背景和意义

脉搏一直是传统中医理论的核心研究部分。它所携带的健康信息一直被现在的人所探索发掘。古代经典的四字疗法（“望，闻，问，切”）无疑不向人们诉说着脉搏观测的重要性。由此引发中外许多学者关于此方面的深切关注和研究。传统中医历史悠久，研究的内容也相对老道精确，伴随着文化传承过程中相关学术资料以及技艺延续阶段的问题，当今社会很难再有诸如扁鹊、华佗之类的神医。所以对于脉搏进一步的深入研究是现代医学亟待解决的一个问题。现实社会中由于不同的医生自我认知的差异问题，以及受到当时环境等治疗因素的影响，不同的医生所感受到的信息也可能不太相同，这在一定程度上会影响到患者的精确治疗。这在一定程度上无疑是传统医学传承发展的一大障碍。但是脉搏诊疗相对于其他疗法独特的绿色简单、无痛的特点使它的应用前景几千年来从未有过改变。所以脉搏疗法需要我们去推动发展并结合现代科学技术进行有效的改动，只有这样才能满足现代更广泛科学的医学发展，推动人类健康文明的伟大进步。

在医院中我们会经常看到，医院里的医生通过人为搭脉，通过十秒钟的脉搏跳动次数然后将结果乘以6的方法来估算出一分钟受测者的脉动跳动情况。这样做是对传统诊疗方法的改进，但是它所表现的问题也特比明显：相对耗时，结果受环境影响较大造成结果精度不高。这时候医学脉搏测量仪的产生就显得很重要了，不仅大大减少诊疗时间而且有效提高测量精度，开辟了现代诊疗方法的新篇章。

其实早在上上世纪60年代开始，第一个杠杆式脉搏示踪剂就已经由著名学者Vierordt研发出来了。一直到上世纪初，我国学者朱艳成功将脉搏诊断引入医学研究领域。到了70年代中期，北京、天津等国内多地分派许多研究学者成立了跨学科多学术纵横的研究小组，经过日以继夜的测试设计，成功得使中医脉搏测量技术做出进一步发展推广。测量仪的基础部件之一脉象探头的样式有单、三部，单、多点等多类样式，为了满足日常生活中的各种实际需要。而它的主要组成原件有应变片、PVDF压电薄膜等，目前单部单点凭借它出色的物理性能被广泛使用，近些年人们发现了三部多点的优秀潜力，所以相关的研究也多了许多。

随着近些年来相关技术产业的发展，脉搏测量仪已经不单单局限于传统的医学领域，如无创心血管功能检测、妊高症检测、中医脉象、脉率检测等等。除此之外其在商业及运动领域也得到了长足的发展。所以说，脉搏测量仪的应用广泛性是毋庸置疑的。

1.2 脉搏测量仪的发展与应用

人类医疗水平进步的同时也要求相关的数据测试精度发展也要并驾齐驱而行。国内外相关领域的发展也如约进行的如火如荼。这其中最关键的研究是对于相关传感器的研究。人们在体育领域所集中研究的接触式传感器促使了一系列诸如耳脉、指脉等测量设备的产生。但是在易用的同时他们的一些缺点也会相对明显。由于指脉的佩戴位置问题，汗液容易侵蚀传感器，造成灵敏度问题由此引发精度下降问题。耳脉不会有相关的影响，但是它的易扰性较强，对于温度的反映较为敏感，所以也存在一定的精度问题。过去医学临床过程中经常用到的便携电子血压计虽然利用气囊增、减压进行反应输出结果，但是每次微型气泵的工作过程会对测试者造成一定的不适感，而且体积和精度问题的控制度也不尽人意。

由于传统测量器的种种问题，一种新的非接触式的传感器产生也就至关重要，幸运的是经过多方研究无创非接触式传感器应运而生。它以自己独特的工作方式即不跟人体进行实际接触由此避免很多外部因素的干扰的特点而很快流行开来。而且连最受人诟病的精度问题也能得到很好的控制，这无疑给人体生理测量的道路揭开了新的发展篇章。

依靠光电容积法制成的光电脉搏传感器是非接触式传感器中的一员。通过它我们手指末端的透光度会被检测到，从而得到我们所需要的脉搏信号。它以自己简单的结构，快速精准的检测和良好的操作易用性得到了大家广泛的好评。

我们都知道心脏的收缩舒张是人体血压的动力来源。因此，血流的压力会随着心脏的这一次收缩舒张过程沿着人体的主要动脉进行“波传导”，这就是我们所说的“脉搏波”。这种波本身所具有的波特性中蕴含了大量的波信息，通过解读这些波形以及幅度周期信息就可以获得人们所需要的人体健康信息。这对于人类医学研究来说意义非凡。但人体作为一种复杂的生物体它所发出的信号往往带有大量的“噪声信号”，尤其是低频非电生理的脉搏信号更为微弱，因此最后我们得到的波还要进行一定的放大才能符合使用要求。

第二章 总体方案的论证与设计

2.1主控模块的选型和论证

方案一：

在本次设计开始之初，我考虑是否采用msp430单片机，因为MSP430单片机是一种16位低功耗单片机，不仅抗干扰能力强而且功耗低。可以作为本次设计的主控芯片选择。但是MSP430单片机有一个不足之处在于价格相对昂贵。

方案二：

结合本次设计的要求，我还考虑了51系列的各种单片机，51系列单片机相对于MSP430单片机来说，首先在成本售价上实惠了很多，虽然在刚干扰能力方面稍微弱于MSP430单片机，但是足够本次设计使用。而且51单片机很难破解，在安全性上有很大提高。具有丰富的I/O口资源，支持在线调试，方便整个系统的程序下载和在线调试。

所以本次设计选用了方案二中的51单片机作为设计中的主控芯片。

2.2显示模块的选型和论证

方案一：

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