基于單片機的脈搏心率測量儀的開發與設計畢業論文-資料下載頁

【導讀】量的人體的生理和病理方面的信息。脈診一直是醫生診斷疾病的重要手段之一，但受人。為因素的影響很大。經醫學觀察研究表明，人體手指末端含有豐富的毛細血管和小動脈，由于光電脈搏檢測技術具。有很高的絕緣性，且抗電磁等干擾能力強，可以對人體進行無損傷檢測。管將測量結果顯示出來。將對脈搏信號的檢測模塊，脈搏信息的處理模塊，單片機，數。碼管顯示模塊等電路集成在一塊電路板上，形成一個簡易的脈搏測量儀。有精確度高，體積小，價格便宜，易于操作等特點，特別適合于個人使用和家庭使用，給我們的生活帶來極大方便，讓我們第一時間對自己的身體狀況有進一步的了解。

　　

【正文】 屏幕如圖 52 所示。幾秒鐘后出現編輯界面，如圖 53 所示。 哈爾濱工業大學 畢業設計（論文） 24 圖 52 Keil 啟動界面 圖 53 Keil 編輯界面 通過 Keil編輯程序，并對程序進行運行、調試生成 hex 文件 ,其具體步驟如下： （ 1）新建一個工程：單擊 Project 菜單，在彈出的下拉菜單中選擇 New Project 選項如圖 54 所示： 圖 54 新建工程窗口 哈爾濱工業大學 畢業設計（論文） 25 （ 2）將新建工程保存到新建文件夾 中，工程命名為 maibo，在彈出的對話框中選擇單片機型號為 AT89C2051，點擊確定按鈕， Keil界面如圖 55 所示： 圖 55 工程建立完成界面 （ 3）點擊 file， 在 file 菜單下選擇 new，建立一個新的文檔窗口，先保存一個空白文件，在菜單上的 file 的下拉菜單中選中 Save as 選項單擊，將空白文件保存到新建文件夾中命名為 點擊保存按鈕，回到編輯界面后，單擊 Target 1 前得 +號，然后再 Source Group1 上點擊右鍵，在彈出的下拉菜單中點擊 Add File to Group 39。Source Group139。在彈出的窗口中找到新建文件夾，選中 ，點擊 Add 按鈕，在出現的界面中輸入程序。輸入程序界面如圖 56 和 57 所示： 圖 56 程序編輯界面 哈爾濱工業大學 畢業設計（論文） 26 圖 57 輸入程序之后的編輯界面 （ 4）調試并運行程序，在確定程序無誤后，右鍵 Target1,在彈出的窗口中勾選上“生成HEX 文件”，點擊確定按鈕，如圖 58 所示，運行程序，得到 hex 文件。 圖 58 Target1 屬性界面 哈爾濱工業大學 畢業設計（論文） 27 Protues 軟件仿真 由于在采集信號時是將手指插入傳感器中進行信號采集，由于在 Protues 中找不到能夠代替手指的原件，所以仿真采用模擬仿真的形式。 Protues 軟件 簡介 Proteus 仿真 軟件 是英國 Labcenter Electronics 公司出版的 EDA 仿真 軟件 。它不 但 具有 傳統 EDA 軟件的仿真功能， 而且 還能 對 單片機 及其 外圍器件 進行仿真 。它是 到 目前為止 最好的單片機及 其 外圍器件的 仿真測試軟件 。雖然目前國內 推廣使用時間比較短 ，但已受到 廣大 單片機愛好者、 以及 從事單片機教學的 教師和 致力于單片機開發應用的 學者 的青睞。 無論是 從 電路 原理布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協同仿真，一鍵切換到 PCB 設計，真正 意義上的 實現了從概念到產品的完整設計 方案 。是目前世界上唯一將 PCB 設計軟件 、 虛擬模型仿真軟件 和 電路仿真軟件 合而為一 的設計平臺，模型支持805 HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 ARM、 8086 和 MSP430 等， 20xx 年又添加了 Cortex 和 DSP 系列處理器，并 連續 增加 了 其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil和 MPLAB 等多種 編譯器 。 Proteus 三 大功能模塊 ： （ 1）能夠 PROSPICE 混合模型的 SPICE 仿真。 （ 2）對 ARES PCB 模型的設計 。 （ 3）比較方便應用而又功能比較強大的 ISIS 原理布圖工具。 Proteus 的功能特點 ： （ 1）對原理進行布圖。 （ 2）對 SPICE 電路進行仿真。 （ 3）互動的電路仿真。用戶可 以實時采用例如 LED/LCD、鍵盤、 RS232 終端等動態外設模型來對設計進行交互的仿真。 （ 4）仿真處理器以及其外圍電路。可以仿真 C51 系列、 AVR、 PIC 等常用的一些單片機 及其外圍電路 。還可以直接在所畫的原理圖的模擬原型上編程，再加上顯示及輸出，能看到運行后的輸入以及輸出的效果。同時跟系統所自帶的模擬邏輯分析儀、示波器等， Proteus 建立了比較完善的電子設計開發環境。 Protues 具有的豐富的資源 ： （ 1）能夠提供的仿真儀表資源：虛擬終端、模式發生器、邏輯分析儀、示波器、I2C 調試器、信號發生器、 SPI 調試器、交直流電壓表 、 交直流電流表。在理論上同一哈爾濱工業大學 畢業設計（論文） 28 種儀器可以在一個電路中隨意的調用，比較方便 同時節 省 了大量的 時 間。 （ 2）能夠提供的調試手段， Proteus 提供了比較豐富的測試信號來用于對電路的測試。 （ 3）能夠提供的仿真元器件資源：仿真的數字和模擬 、 交流和直流等上千種元器件，有 30 多個元器件庫。 （ 4）能夠提供了除了現實存在的儀器外的圖形顯示功能， 這種功能與示波器的作用相似， 可以將線路上變化的信號以圖形的方式實時 追蹤并 顯示出來，但功能 比示波器多，可以通過仿真來觀察。這些模擬的儀器儀表具有理想的參數指標， 例如有比較高的輸入阻抗、比較低的輸出阻抗。這些功能都盡可能減少了模擬儀器對測量結果的影響，使誤差降到最小 [25~27]。 電路仿真 通過對脈搏信號的分析和對整體電路的分析得知，通過 AT89C2051 單片機 口輸入的脈搏信號為方波信號，計數原理為當第一個方波信號的下降沿被送到單片機時，單片機信號指示燈閃爍一次，到第二個方波的下降沿到達單片機時，單片機信號指示燈又閃爍一次，單片機通過客觀的計算兩次下降沿到達的時間間隔來計算一分鐘送入單片機的方波次數，也就是一分鐘人體的脈搏次數。由于在 Proteus 中找不到更好的能替代手指的元器件，所以使用一個方波發射電路來替代脈搏信號的采集電路和調理電路，將方波發射器的輸出端直接接到單片機的 口，用同樣的程序燒入單片機進行信號的計算和處理，最后通過顯示電路對方波次數進行顯示。 由于輸入單片機的信號就是單一的方波信號，所以就不涉及到放大、濾波、檢波等步驟，于是就省去了放大電路、濾波電路和檢波電路，整個仿真過程其實就是對系統軟件的仿真，也就是對顯示部分電路的仿真，導致了仿真電路與前面顯示的圖 51中 Proteus整體電路圖出現了一定的差別，但是仿真電路中所用 到得程序和實物中是同一個程序，而且仿真中數碼管顯示結果和實物中數碼管顯示的結果是一樣的，也就是說仿真達到了預期的效果，這樣的仿真是可行的。 仿真初始化電路如圖 59 所示，仿真電路如圖 510所示。 哈爾濱工業大學 畢業設計（論文） 29 圖 59 仿真初始化電路 圖 510 仿真電路 哈爾濱工業大學 畢業設計（論文） 30 PCB 板生成 Protel DXP 20xx 軟件簡介 在生成 PCB 板時使用的是 Protel DXP 20xx 軟件。 Protel DXP20xx 是 Altium 公司于20xx 年推出的最新版本電路設計 軟件 ，該軟件能實現從概念設計，頂層設計直到輸出生產數據以及這之間的所有分析驗證和設計數據的管理。當前比較流行的 Protel 9 Protel 99 SE，就是它的前期版本。 Protel DXP 20xx 已不是單純的 PCB 印制電路板設計工具，而是由多個模塊組成的系統工具，分別是原理圖設計、原理圖仿真、印制電路板設計、自動布線器和 FPGA 設計等，覆蓋了以 PCB 為核心的整個物理設計。該軟件將 項目管理方式 、原理圖和 PCB 圖的雙向 同步技術 、多通道設計、拓樸自動布線以及電路仿真等技術結合在一起，為電路設計提供了強大的支持。與以前的 Protel99 版本相比， Protel DXP 20xx 不僅在外觀上顯得更加華麗和人性化，而且極大地強化了電路設計的同步化，同時整合了 VHDL 和 FPGA 設計系統，其功能得到了很大的加強。 Protel DXP 20xx 新特點： （ 1） 超強設計功能 ① 畫 尺寸線工具 ： Protel DXP 20xx 提供了超強的一組尺寸線 繪制 工具， 該工具 在移動時會自動修正尺寸，這對于 PCB 中一些層的定義有很大的幫助。 ② 強化設計驗證 ： 在 Protel DXP 20xx 中強化了設計驗證的功能，讓電路 板 與電路 圖 之間的轉換更 加 準確，同時對交互參考的操作也更容易 更簡便 。 ③ 強化的變更設計功能 ： 在 Protel DXP 20xx 中， 為了讓設計完全同步，用戶 進行變更 比較后，所產生的報表文件可作為變更設計的依據。 ④ 可定義電路板設 計規則 ： 在原理圖設計時，定義電路板設計規則是非常實際的。雖在先前版本的 Schematic 中就已提供定義電路板的功能，可是都沒有實際的作用。而在 Protel DXP 中落實了這項功能，讓用戶能在畫電路圖時就定義設計規則。 ⑤ 定義元件與參數 ： Protel DXP 20xx 提供了無限制的設計者定義元件 引腳參數 及元件，所定義的參數能存入 電路圖以及元器件里。 （ 2） 加強性功能 ① 超強的比較功能 ： Protel DXP 20xx 新增了超強的比較功能，能對 兩種不同格式的文件進行比較，也可以對 兩個相同格式 的文件進行比較，以得到其版本的差異性，例如 網絡報表文件和電路板文件。 ② 多屏幕顯示模式 ：設計者可以根據自己的需求，打開多個窗口在不同的屏幕上哈爾濱工業大學 畢業設計（論文） 31 顯示同一個文件。 ③ 文件管理新的模式 ： Protel DXP 20xx 提供三種文件管理模式。可將各文件 存為一般分離文件，即 Windows 文件 而不需要 數據庫管理系統 ， 就可以存取該文件， 也可以 存 為單一 數據庫文件 ，即 Protel 99SE 的 ddb，此外新增了 數據庫外存為獨立的 Windows 文件這種混合模式。 ④ 設計整合 ： Protel DXP 20xx 對 PCB 板和 Schematic 的雙向同步設計功能強化了。 （ 3） 元件硬件 ① 重復式設計 ： Protel DXP 20xx 具有 重復式設計 功能 ， 與 重復層次式電路設計 有相似之處 ，只要設計 電路圖中的 其中一部分，就象有很多相同電路圖一樣 ， 即可以多次使用該電路圖。這項功能也支持電路板設計，包括由電路板反標注到電路 圖。 ② 多重組態的設 計： Protel DXP 20xx 支持單一設計多重組態。對于同一個設計文件可指定其中 要使用或是不使用的 某些元件，然后產生網絡表等文件。 ③ 整合式的元件與元件庫 ： 在 Protel DXP 20xx 中采用整合式的元件 與元件庫， 在一個元件里連結了 SI 元件模型 、 SPICE 元件模型、元件包裝 以及 元件符號。 ④ 版本控制 ：設計者 可直接由 Protel 設計管理器轉換到其他設計系統，這樣可 更方便更快捷 地 實現 Protel DXP 20xx 中的設計與其他軟件共享 的目的 。如可以 同時 輸入和輸出 DXP、 DWG 格式 的 文件，實現和 Auto CAD 等軟件的數據交換，也可以輸出Hyperlynx 格式 的文件，用于板級信號 的實現與 仿真。 （ 4） 多媒體處理 ① 加強繪圖功能 ： Protel DXP 20xx 對 波形窗口的繪圖功能 起到了加強作用 ，例如在繪圖窗口設 置 了標記畫線 、 繪畫框 等，同時 也可以應用 Windows 的編輯功能。 ② 強化模型整合 ： 在 Protel DXP 20xx 中提供了高速整合的元件，元件包括信號分析的模型， 這種模型整合功能使 設計者不必再為元件問題 感到 煩惱了。 ③ 不同波形的重疊 ： 設計 者 可以同時使用不同的多個 Y 軸坐標，也可以將多個不同的波形放置在一起。 ④ 波形資料的輸出與輸入 ： 在 Protel DXP 20xx 中可將仿真波形上各種資料輸出為電子表格 格式，以供其他程序的使用，也可以輸入其他程序所產生的波形資料。 ⑤ 直接在電路板里分析 ：為了使設計者分析信號更加方便， 可以直接在 PCB 編輯器 里 對信號 進行分析。 （ 5） 板層分割焊接 ① 加強焊點堆棧的定義 ：為了使 設計者可以存儲所定義的焊點堆棧以供日后再使用 ，Protel DXP 20xx 板增強了焊點堆棧的定義與管理 功能。使設計者可以根據自己的需要設哈爾濱工業大學 畢業設計（論文） 32 計焊點。 ② 改良焊點連接線 ：為了使 自動布線后焊點連接更恰當 ， Protel DXP 20xx 為用戶提供 了 自動修剪焊點連接線的功能。 ③ 改善板層分割功能 ：為了 讓設計者更容易 對焊板進行 辨別 ， Protel DXP 20xx 提供了加強的板層分割功能，對于板層的分割自動以不同顏色來表示 [28， 29]。 PCB 板生成過程 首先打開 Protel DXP 20xx 軟件，新建一個工程，在工作區界面里面添加電路圖中的元器件，按照電路原理圖將各元器件的對應引腳連接起來，確定封裝和接線無誤之后，就可以生成網絡報表，在報表中沒有出現錯誤，就能生成 PCB 板了。剛生成的 PCB 板中，所有的封裝并不在工作區，