1、毕 业 设 计学生姓名： 学 号： 学 院： 电气工程学院 专 业： 生物医学工程 题 目： 脉搏监测硬件系统的设计 指导教师： 评阅教师： 年 月河 北 科 技 大 学 毕 业 设 计 成 绩 评 定 表姓 名 学 号 成 绩专 业 生物医学工程题 目 脉搏监测硬件系统的设计指导教师评语及成绩指导教师： 年 月 日评阅教师评语及成绩评阅教师： 年 月 日答辩小组评语及成绩答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见学院答辩委员会主任： 年 月 日注：该表一式两份，一份归档，一份装入学生毕业设计说明书中。毕 业 设 计 中 文 摘 要脉搏监测系统通过对脉搏的实时观测，可实现人体健康的状态预警，目前
2、广泛应用于保健中心和医院。基于 STC89C52 单片机设计的脉搏监测硬件系统可以实现对人体脉搏的即时可靠检测，以及对脉搏出现异常情况进行报警提示。信号采集系统采用光电传感器，将脉搏信号转化为电信号。然后对脉搏信号进行滤波、放大和整形处理。把经过调理后的脉搏信号输入到单片机，在单片机内对脉冲进行相应的计算和处理后，最后将测量者一分钟内的脉搏次数显示在 LCD1602 液晶屏上。测量过程中可以观察指示灯的闪烁情况来判断系统工作的稳定性，若指示灯均匀闪烁说明系统运行稳定，测量准确。脉搏监测系统停止运行时能够显示测量者一分钟的脉搏次数，同时还可以进行上下限的设置，当测得的脉搏数超过设定范围，则蜂鸣器
3、报警，表示当前健康状态存在一定风险。经测试，设计的脉搏监测系统工作稳定，各项指标达到设计要求。关键词 脉搏监测 STC89C52 光电传感器 LCD 显示器毕 业 设 计 外 文 摘 要Title Design of Hardware System for Pulse Monitoring AbstractPulse monitoring system can realize the health of the human body by real-time observation of the pulse, which is widely used in health care center
4、s and hospitals. The design of pulse monitoring hardware system is based on STC89C52 microcontroller which can achieve real-time and reliable detection of human pulse, as well as abnormal situation of the pulse of the alarm prompt. Signal acquisition system using photoelectric sensor, the pulse sign
5、al into electrical signals. Then, the pulse signal is filtered, amplified and processed. After conditioning the pulse signal input to the microcontroller, the pulse of the pulse in the corresponding calculation and processing, and finally the measurement of pulse times within one minute of the displ
6、ay on the LCD1602 LCD screen. In the measurement process, it can be observed that the flashing of the indicator light to judge the stability of the system work, if the indicator light flashes evenly, the system is stable and accurate. Pulse monitoring system to stop running to show the measurement o
7、f a minute of the pulse of the times, can also set the upper and lower, when the measured pulse number exceeds the set range, the buzzer alarm, said the current state of health, there is a certain risk. After testing, the design of the pulse monitoring system is stable, the indicators meet the desig
8、n requirements.Key Words Pulse monitoring STC89C52 Photoelectric sensor LCD display本 科 毕 业 设 计 第 页 共 页目 录1 绪论 11.1 选题背景和意义11.2 国内外研究现状21.3 课题主要研究内容32 系统总体设计方案 42.1 传感器的选型42.2 主控模块的选型62.3 显示模块的选型73 系统硬件电路设计 83.1 主控模块83.2 信号采集与处理电路设计133.4 按键电路的设计193.5 蜂鸣器电路的设计203.6 显示电路设计214 系统软件设计 244.1 系统主程序流程244.2
9、按键程序流程设计254.3 蜂鸣器报警程序流程设计264.4 定时器/计数器中断程序流程的设计 274.5 显示程序流程的设计27本 科 毕 业 设 计 第 页 共 页5 系统调试 295.1 调试结果295.2 误差分析306 系统检验 31结 论 33致 谢 34参 考 文 献 35附录 A：系统整体 原理图 37附录 B：系统源程序 38本 科 毕 业 设 计 第 1 页 共 47 页1 绪论脉搏是人体基本的生命体征参数，脉搏的正常与否能够间接的反映人体的健康状态。在医疗科技快速发展的情况下，脉搏监测已经成为人体保健和疾病诊断不可或缺的环节。设计一款便携的脉搏监测系统具有一定的实际意义。
10、1.1 选题背景和意义脉搏是人体正常的生理现象，它能够直观的反映心脏和血管的健康状态。人体各个器官的健康和病变等信息会通过血液和心脏以某种方式间接地表现在脉象中。通过观察脉搏波，分析脉波图能够发现许多具有诊断价值的信息，用于预测人体某些器脏结构和功能的变化趋势，如：血管在力学性质和几何形态上的变异会反映在脉搏波波形和波速的变化上 1。各种心血管病理和生理性变异常常会引发脉搏的改变，并先于疾病临床症状的出现。通过对脉搏波的检测分析可以对高血压、心脏病等引起的血管病变进行评估。同时脉搏测量还为血压、血流及其他某些生理信号测量提供了一种生理参考信号。心室周期性的收缩和舒张是心脏跳动的原始动力，心脏跳
11、动直接引起主动脉的舒张和收缩，在血流中产生压力波循环的在动脉系统中传播，这就是常说的脉搏波。通其他机械波一样，脉搏波也具有一定的波形、强度、幅值和速率等信息，而这些信息与人体心血管系统的健康状态、病变异常等引起的血流特征息息相关 2。从理论上来说，通过高科技手段检测人体脉搏的微弱变化，能够直接诊断人体存在的病变前兆以及疾病情况。因此，对脉诊进行研究探索是医疗工作的必须前提，也是中医科学的延伸和拓展，对人类医学的发展具有重要意义。在医学和保健学中，脉搏作为一种最基本的生命特征，受到很大重视。作为我国传统中医的精髓，脉诊在我国已具有 2600 多年的实践历史，但传统中医中的“望、闻、问、切”病情诊
12、断方法，受经验等认为因素的影响较大，测量精度难以保证。在我国传统医学中，对脉搏的检测通常是通过人工把脉或者听诊器进行测试，由于经验的不足和器械的局限性，难以准确测得脉搏的具体信息。而随着科技的进步和医疗器械的发展，利用新型的电子仪器能够更加精确的对脉搏进行测量，为疾病诊断提供更加准确的信息依据。现在市面上有很多用于日常监护的仪器，最常见的便携式电子血压计，可以完成对人体脉搏的测量。这种便携式电子血压计利用微型气泵加压橡胶气囊，但本 科 毕 业 设 计 第 2 页 共 47 页是每次测量都需要一个加压和减压的过程，但是也会有一些缺点比如体积庞大、加减压过程造成不适、脉搏检测的精确度低等 3。因此
13、，采用传感器对脉搏进行检测，具有准确度高，信息量大，非侵入性，便携性等诸多优点，将成为今后脉诊的趋势。1.2 国内外研究现状对医学参数的测试研究已经成为医学领域的研究热点，作为一个新兴学科，受到医学界以及工程技术界的广泛关注。世界上第一台杠杆式脉搏描记仪是在 1860 年由Vierordt 创建的，而我国脉搏仪的研究始于 20 世纪 50 年代初，著名医学家朱颜首次将脉搏仪用到中医脉诊的研究 4。此后，机械及电子技术的发展快速带动了脉象仪研制方面的发展。在 70 年代中期，上海、天津、江西、贵州等地相继成立了脉象研究工作小组，使得中医脉象的研究工作在理论和实践上踏上了新的台阶。以下按脉象仪探头
14、的形式，传感器的特点及研制者作一简单的归纳 5，详见表 1.1 所示。表 1.1 脉搏仪的研制情况研制者 探头形式（单部） 探头形势（三部）北京医疗器械厂 MX-1 型（应变片） BYS-14 型（应变片）上海医疗仪器研究所 MX-3 型，MX 型（7 点式） 3MX-1 型（应变片）天津医疗仪器研究所 MTY-A（寸部 7 点，应变片）上海中医学院 ZM-1 型（子母式，应变片） 九路型（径向 7 点，轴向 3 组）贵州省脉象协作组 ZH-I 型（应变片） ZH-II 型，轴向径向均可调节西安交通大学 圆形气囊加压式（7 点）上海中医研究院 横向线列式九道（应变片）浙江大学 63 点（PVD
15、F 压电薄膜）西苑医院 压电晶体江西脉图协作组 MX-811 型（液态泵）中科院基础所 硅杯式（单晶硅）中科院智能机械所 软接触式（应变片，液态）湖南省中医学院 血管容积式（光敏元件）湖南省中医研究院 阻抗仪中国台湾 汪叔游 三部压力换能器美国 Dr. Laub （压电晶体） 三部手套力与压力复合式德国 Park. H.S 三部绑带充气加压脉象探头的样式诸多，按外在形态可分为单部、三部或者单点、多点；按照接触本 科 毕 业 设 计 第 3 页 共 47 页方式可分为刚性接触式、软性接触式；按照材料可分为硅杯式、液态汞、液水、子母式，其中应用最为广泛的是单部单点应变片式，由于性能更加优越，近年来
16、三部多点式发展成为主流。脉搏测量仪的发展主要向以下几个趋势发展：1）自动化也正在成为脉搏监测系统发展方向。为减少人力物力的投入，并降低人为引入误差，对脉搏进行机械化全自动监测已成为大势所趋，而随着处理器的发展，对脉搏自动诊断分析功能也更强大。2）将数字信号处理技术用于脉搏监测系统将会进一步提高系统的集成度、便携性、抗干扰性以及精确度。3）单一功能的脉搏监测系统已经达不到现代医学的要求，现在血氧、心电等参数也被慢慢融合到脉搏监测系统中，随着现代医学技术的发展，脉搏监测系统将逐步实现更多的功能。1.3 课题主要研究内容人体脉搏的正常范围是每分钟 6080 次（婴儿每分钟 120140 次；老年人脉
17、搏频率较慢，每分钟约为 5560 次） 。由此可知人体的脉搏信号属于低频信号。本设计所要设计的脉搏监测系统需要实现的基本功能包括：1）通过光电传感器将脉搏信号（生物信号）转换为电信号，并进行采集和存储。2）对采集的脉搏信号进行调理，使其能够与控制系统相兼容。3）设计主控系统对脉搏信号进行计数和显示。基于上述功能要求，本系统的设计方案为：通过光电传感器拾取脉搏信号并将其转换为脉冲电信号，转换后的电信号经过滤波、放大和整形处理后输入单片机系统，单片机采集到 5 次脉搏信号后，计算人体1min 内的脉搏次数，最终的结果显示在液晶显示器上。同时，为对脉搏异常实现预警，系统设置了报警功能，当脉搏数超过系
18、统设置的上下限范围，则蜂鸣器报警进行提示。本 科 毕 业 设 计 第 4 页 共 47 页2 系统总体设计方案脉搏监测系统将采用脉搏信号变化会引起其他生物信号变化的特点进行方案设计。系统进而将该生物信号转化为电信号并进行测量和监测。本系统通过传感器对脉搏信号进行采集，传感器接收端会接收到强弱不同信号，并将这种信号转化为脉冲电信号输出，然后对信号进行滤波、放大和整形处理，输入单片机的 I/O 口。单片机利用外部中断对经过处理的信号进行计数，判断是否超出上下限范围，若超出范围，则驱动蜂鸣器报警，并将一分钟的脉搏次数显示在液晶屏上 6，若未超出范围，则直接显示脉搏次数。本设计中的脉搏数上下限范围通过
19、对按键的控制进行调节。系统设计原理框图如图 2.1 所示。信号采集滤波 放大 整形计数显示报警上下限范围调节判断是否超出上下限范围超出范围未超出范围图 2.1 系统设计原理框图脉搏监测系统需要实现对脉搏信号的有效检测、可靠传输和处理显示，因此脉搏传感器的选型、主控电路的设计以及测量结果的显示是系统设计的关键内容。根据使用环境和条件的特殊性，脉搏监测系统需要具备轻便、灵活、可靠的特点。2.1 传感器的选型目前用于检测脉搏信号的传感器主要有压电式传感器、光电传感器和集成传感器。这几种传感器的检测原理不同，优缺点也不一样 7。1）压电式传感器一次性心电电极采用压电式原理能够方便的实现脉搏检测，这种常
20、用的压电式传本 科 毕 业 设 计 第 5 页 共 47 页感器采用印刷工艺加工制得。人体运动会引起心率脉搏的变化，对脉搏检测产生严重的干扰，为此，一次性心电电极将接口与敏感区分离设计以减少干扰。电极需要具备粘贴性高、导电性好、极化电压低等特点。在测量脉搏时，需要将电极形成导联，分别置于测量者的两个手和左腿上。此传感器虽然简单，但应用性比较差。目前一种新型的压电传感器因其灵敏度高，频带范围宽而被广泛应用，这种压电传感器采用高分子压电材料聚偏氟乙烯研制而成，结构简单，使用方便 8。该传感器将手指前端在血压下的张弛信号进行提取，转变为电信号。压电式传感器结构简单，应用方便，带宽大，性价比高。但是，
21、其使用时需要直接接触人体，易受肌肉抖动产生干扰，并且容易受到外界其他信号的干扰。2）光电传感器因为血液高度不透明的特性，光照对血液的穿透性比其他的一般组织要小很多。根据血液透光性的特点，可以利用光电效应来拾取脉搏信号 9。对于反向偏压的光敏二极管，在一定的光强范围内，其反向电流随着光强的增大而增大，两者呈线性关系。此特性决定了其能够用于脉搏检测，因为手指端血管的透光度会随着心跳和脉搏而改变，这样光电三极管就会接收到不同的光强，由此产生变化的光电流。脉搏用光电传感器分为红外对管和红外放射管两种。红外对管式光电传感器在使用时需要夹在手指尖，当心脏跳动的时候会导致手指端部的血液浓度发生变化，导致传感
22、器接收的信号也会产生相应的变化。但目前市场上的心率脉搏计普遍采用的是红外放射管。这种光电传感器接收端和发射端在手指同侧，通过采集血液漫反射回来的光来精确测量血管容积变化情况。在应用上更加的方便。光电传感器的结构相对比较简单，灵敏度相对较高，响应速度快，使用方便等一系列优点，被广泛应用。但是由于外部的强光源会对测量产生很大的干扰，导致测量的结果有误差。3）集成传感器为适应市场的需要，很多集成心电传感器已被开发出来，这种传感器集成了滤波、放大等抗干扰电路，具有很好的灵敏性, 能够直接快速测量心率变化情况。但价格相对昂贵。综合对比三种传感器的特点，光电传感器结构简单，价格低廉容易买到，应用方本 科
23、毕 业 设 计 第 6 页 共 47 页便，最适用于本脉搏监测系统的设计要求。2.2 主控模块的选型本课题最终的设计目标是一个便携式脉搏监测系统，能够检测脉搏波动频率。将单片机作为信息处理中心，能够简单方便得实现主控功能。单片机种类多种多样，需要根据具体的设计要求来进行选型。1）AVR 单片机AVR 单片机是 ATMEL 公司在 1997 年研制出来的，这种单片机采用的是 Flash 技术，拥有 RISC 的精简指令集。高速 8 位的 AVR 系列单片机具有丰富的片内资源及强大的接口，还兼具低功耗等特点。其硬件采用哈佛结构，具备 1MIPS/MHz 的高速运行处理能力。另一特点是其快速的存取寄
24、存器组和单周期指令系统，大大优化了目标代码的大小、执行效率，价格相对 51 单片机要高，指令集和位操作不如 51 单片机丰富10。2）凌阳单片机凌阳单片机是一种基于 SOC 的一种新型的 D/A 混合系统级芯片。凌阳单片机采用nSPTM 内核，结构为积木式，完美结合了通用结构和可选结构，这使得其能够衍生出各种系列的派生产品，以适用不同的场合需求。同时凌阳单片机增加了 DSP 的某些特殊指令；有些系列还嵌入了 LCD 控制/驱动和双音多频 发生器功能。该单片机具有高集成度、D/A 混合、高速度、低功耗、小体积等特点。 但功能复杂，价格也相对较贵，在脉搏系统设计中会大材小用。3）STC 系列单片机
25、STC 公司生产的 STC89C52 单片机功耗低、性能高，具有 8K 在系统可编程 Flash存储器。STC89C52 是功能与抗干扰性强的增强型 51 单片机。STC89C52 的指令代码完全兼容 51 单片机，速度快，加密性好，抗干扰性强。STC 单片机支持在线编程，使用很方便，烧写程序的时候不用再反复插拔单片机，延长了单片机的使用寿命。脉搏监测系统的设计中没有特别复杂的计算和控制程序，因此本设计对单片机的要求并不是很高，只需要实现对脉搏信号的采集和处理、计算、显示和报警功能。对比几种单片机，STC 单片机应用方便、结构简单、价格低廉，能够实现脉搏监测系统的设计要求。所以，本设计中选择
26、STC89C52 单片机作为主控模块，它可以完成本设计的设计要求。本 科 毕 业 设 计 第 7 页 共 47 页2.3 显示模块的选型脉搏监测系统需要对人体的脉搏进行计数和报警功能，因此不仅要对人体一分钟的脉搏次数进行显示，还需显示脉搏的上下限。而脉搏波形对使用者来说没有太大的参考价值，因此，无需进行显示。而常用的显示元件有点阵式数码管、LED 数码管和LCD 液晶显示屏。1）点阵式数码管点阵式数码管中的 88 点阵由 64 个发光二极管组成，每个发光二极管位于行线和列线的交叉点上。点阵式数码管的功能主要显示文字，但是它的价格相对比较高，如果只是用来显示数字就会造成资源的浪费 11。因此，不
27、适用于此设计。2）LED 数码管LED 数码管是由多个封装在一起的发光二极管组成的“8”字型器件。其通过动态扫描法与单片机连接，占用的单片机口线较少。该数码管价格适中，也适合用于数字显示。由于它工作时动态扫描的移位需要借助 74LS164 移位寄存器进行，在电路调试的时候出现了很多问题，对其应用造成了很多的不便。因此 LED 数码管不适用于此设计的显示元件。3）LCD 液晶显示屏LCD1602 显示器可以显示字段或者字符。用作显示字段时和 LED 的显示类似，管脚上有对应信号就可以进行显示。字符显示是根据需要显示基本字符。系统中采用LCD1602 作为显示器件输出信息。LCD1602 可以显示
28、 2 行 16 个汉字，本设计第一行显示测得的脉搏次数，第二行显示设定的报警范围。通过对比，本设计选用 LCD1602 液晶显示屏作为显示模块。本 科 毕 业 设 计 第 8 页 共 47 页3 系统硬件电路设计脉搏监测系统主要由信号采集电路，滤波、放大和整形电路，主控模块，按键电路，报警电路和显示电路构成。光电传感器作为信号采集部分的核心采集人体的脉搏信号，并且以电压信号的方式输出。然后对脉搏信号进行滤波，放大和整形处理，将模拟信号转化为数字信号，然后将处理后的脉搏信号变为频率一致的脉冲输入到以单片机为核心的主控模块中，对其进行计数 12。最后将脉搏数通过显示电路显示在液晶屏上。系统通过按键
29、电路设置脉搏上下限参数，通过报警电路对脉搏进行报警提示。系统硬件各部分的关系如图 3.1 所示。滤波 、 放大与整形电路按键电路报警 电路显示电路主控模块信号采集电路图 3.1 脉搏监测系统硬件设计框图3.1 主控模块在本设计中利用 STC89C52 单片机作为主控芯片，对一分钟内的脉搏次数进行采集和分析，并且完成对 LCD1602 液晶屏的驱动和对按键模块的控制。脉搏信号经过采集、滤波、放大和整形后，输入到单片机内。单片机的触发模式为负跳变中断，所以每次脉冲的下降沿到达时就会触发单片机产生中断并对 T0 进行计时，计算每一个脉冲的响应时间；定时器 T0 设置为定时 50ms 中断一次，然后执
30、行一次计数。当采集到 5 次脉冲信号后，单片机经过计算处理，把一分钟的脉搏次数输出到显示电路，即在 LCD1602 显示结果。本 科 毕 业 设 计 第 9 页 共 47 页主控模块电路如图 3.2 所示：图 3.2 主控模块电路3.1.1 STC89C52 单片机主要性能1）一个 8 位 CPU，由运算器、控制器组成；2）程序存储器：4KB 片内 ROM；数据存储器：128B 片内 RAM；3）三个 16 位定时器/计数器，可用作定时或者计数；其中定时器 T0 还可以当成2 个 8 位定时器使用；4）四个 8 位并行 I/O 接口 P0P3，作为输入 /输出用；一个全双工串行口UART，用于
31、串行通信；5）五个中断源，两级中断优先级；6）时钟脉冲由片内振荡器和时钟产生电路 OSC 提供。石英晶体和和微调电容要外接频率范围为 1.2MHz12MHz。7）一个看门狗定时器；8）芯片内置 EEPROM 功能；9）低功耗模式有空闲模式和掉电模式，且具有掉电模式下的中断恢复模式。本 科 毕 业 设 计 第 10 页 共 47 页3.1.2 STC89C52 单片机基本组成STC89C52 单片机的基本组成框图见图 3.3 所示。 时钟电路R O M / E P R O M / F l a s h 4 K BR A M 1 2 8 BS F R 2 1 个定时个 / 计数器 2C P U总线控
32、制中断系统5 个中断源2 个优先级串行口全双工 1 个4 个并行口X T A L 2 X T A L 1R S TE AA L EP S E NP 0 P 1 P 2P 3V s sV c c图 3.3 STC89C52 单片机结构图 3.1.3 STC89C52 单片机引脚说明STC89C52 单片机的引脚图见图 3.4 所示。图 3.4 STC89C52 单片机引脚图1）电源和时钟引脚VCC（40 脚）： +5V 电源。VSS（20 脚）：数字地。XTAL2(18 脚)：外接晶振端，片内反相放大器的输出端。当使用外部时钟源时，本脚悬空。本 科 毕 业 设 计 第 11 页 共 47 页XT
33、AL1(19 脚)：外接晶振端，片内反相放大器的输入端。外接时钟源时，该脚接外部时钟振荡器的信号。2）控制信号引脚 RST，ALE，PSEN 和 EA：RST/VPD(9 脚) ：复位信号输入端，高电平有效。晶振工作时，RST 引脚保持两个机器周期以上高电平将使单片机复位；第二功能 VPD，备用电源的输入端。ALE/PROG(30 脚)：地址锁存允许信号输入端。访问片外存储器时，ALE 作为锁存低 8 位地址的控制信号。不访问片外存储器时，ALE 引脚周期性的以 1/6 振荡器频率向外输出正脉冲信号。PSEN(29 脚)：程序存储允许输出端，低电平有效。访问片外存储器时，此端口定时输出负脉冲作
34、为读选通信号。EA/Vpp(31 脚 )：外部程序存储器地址允许输入端/ 固化编程电压输入端。当引脚接高电平时，CPU 只访问片内程序存储器，但是当 PC 值超过 0FFFH 时，将自动访问片外程序存储器。当 EA 低电平时，CPU 只访问片外程序存储器。3）输入/输出端口 P0/P1/P2/P3：P0 口(P0.0P0.7 ，3932 脚)：漏极开路 8 位双向 I/0 口，负载驱动能力为每位 8个 LS 型 TTL。P1 口(P1.0P1.7 ，18 脚)：P1 是个带内部上拉电阻的 8 位准双向 I/O 口，P1口可驱动 4 个 LS 型 TTL 负载。P2 口(P2.0P2.7 ，21
35、28 脚)：P2 口是一个带内部上拉电阻的 8 位准双向 I/O 口。P2 可驱动 4 个 LS 型 TTL 负载。P3 口(P3.0P3.7 ，1017 脚)：P3 口是一个带内部上拉电阻的 8 位准双向 I/O 口。P3 口每个引脚还具有第二功能，如下：P3.0：(RXD)串行数据输入口；P3.1：(TXD)串行数据输出口；P3.2：(INT0#) 外部中断 0 输入；P3.3：(INT1#) 外部中断 1 输入；P3.4：(T0) 定时 0 的外部计数输入；P3.5：(T1) 定时 1 的外部计数输入；P3.6：(WR#)外部数据存储器写选通输入；本 科 毕 业 设 计 第 12 页 共
36、 47 页P3.7：(RD#)外部数据存储器读选通输入。3.1.4 复位电路当单片机 RST 引脚上接收到 2us 以上的电平信号时，就可以实现复位。单片机复位，使 CPU 及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。如果单片机的复位电路设计不可靠就会引起“死机”、或“程序走飞”等现象 13。我们可以通过对按键的控制来对系统进行复位操作。单片机复位电路如图 3.5 所示。图 3.5 单片机复位电路图3.1.5 时钟电路时钟电路就是一个振荡器，产生单片机工作时所必需的控制信号，在时钟信号的控制下，严格按时序执行指令。STC89C52 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，放大器的输入
37、端为 XTAL1，输出端为 XTAL2，这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，构成一个稳定的自激振荡器。常用的时钟电路有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。在内部时钟电路中，C1 和 C2 选择了 20pF，晶振频率为 12MHz。外接时钟电路，常用于多片 STC89C52 同时工作，以便于多片 STC89C52 单片机之间的同步。外部时钟源直接接到 XTAL1 端， XTAL2 端悬空。在本设计中选用了内部时钟电路，晶振为12MHz，单片机工作的机器周期为 1s。本 科 毕 业 设 计 第 13 页 共 47 页内部时钟方式电路如图 3.6 所示，外部时钟电路如图 3.7
38、所示。图 3.6 内部时钟方式电路S T C 8 9 C 5 2外部振荡器信号悬空X T A L 1X T A L 2G N D图 3.7 外部时钟方式电路3.2 信号采集与处理电路设计信号采集电路的功能是通过光电传感器采集脉搏信号。因为采集到的电信号比较微弱，一般为毫伏级别 14。所以需要对信号进行放大，放大到几伏左右才能被整形电路处理，经过放大后的脉搏信号波形还是很不规则，不利于单片机处理，输入到电压滞回电路对其进行处理，输出规则的脉冲波送到单片机 15。信号采集与处理的电路结构框图如图 3.8 所示。滤波电路光电传感器放大电路整形电路图 3.8 信号采集与处理本 科 毕 业 设 计 第 14 页 共 47 页3.2.1 光电传感器原理1）光电传感器结构采集装置采用的是 ST188 光电传感器，它是由高发射功率红外二极管和高灵敏度光电晶体管组成的 16。当光从红外二极管发射出来时，基本上可以避免由于呼吸运动对脉搏信号造成的干扰。在光源的照射下红外接收三极管就会有电能产生，光电传感器的作用就是将光信号
