基于MCS-51单片机的心率计设计

基于MCS-51单片机的心率计设计
摘要：本文基于MCS-51单片机数字心率计的设计，采用了红外线来进行检查手机人体的脉搏，利用单片机的定时/计数器，实现心率计的测量。测量心率计是用于测量心率值的医疗设备，它的作用在于心血管疾病的研究和诊断方面也得到了很到的应用，他们所记录的心脏活动时的生物电信号，已成为临床诊断的重要依据。而且在临床监护和治疗的过程中，医院护理人员也经常还要关注某些特殊患者的心率随时间变化的情况。因此，该设计设计一个基于MCS-51单片机的心率计。通过单片机控制进行数字显示和语音播报。以实现快速准确的心率的信息

关键词：心率计 MCS-51单片机体温计定时/计数器数字显示语音播报

第一章　绪论 - 2 -

1.1课题研究的背景和意义 - 2 -

1.2基于51单片机的心率计的研究现状 - 4 -

1.3本次论文设计的中心研究内容及安排 - 4 -

第二章　单片机心率计系统的总体设计 - 5 -

2.1方案一：用压电陶瓷采集心电信号的心率计 - 5 -

2.2 方案二：采用红外对管采集心电信号 - 6 -

2.3方案比较论证 - 7 -

第三章硬件电路的设计 - 7 -

3.1 心率计的设计原理 - 7 -

3.2 信号采集电路 - 8 -

3.3信号放大电路 - 9 -

3.4 波形整形电路 - 10 -

3.5 时钟电路 - 10 -

3.6复位电路 - 11 -

3.7 74LS273数据/地址锁存器 - 11 -

3.8 CD4046集成电路 - 12 -

11、12脚外接振荡电阻。 - 13 -

3.9 语音播报电路 - 13 -

3.10 80C51单片机 - 15 -

3.11 显示器及驱动电路 - 16 -

第四章程序设计 - 17 -

4.1主程序设计思路 - 17 -

4.2 语音模块ZY1420A功能简介 - 18 -

4.3心率测量主程序的设计思路 - 21 -

4.4 中断服务子程序设计 - 23 -

附录 - 26 -

总结与展望 - 26 -

参考文献 - 27 -

致谢 - 27 -

一选题简介、意义

心率计设计是一个基于MCS-51单片机的设计，采用红外线来进行检测采集人体的脉搏，

利用单片机的定时/计数器，实现心率的测量。用智能温度传感器DS18B20采集温度信号，通过单片机控制进行数字显示和语音播报。这样就能够快速准确的了解心率和体温。心率计的工作原理是当心脏搏动时，人体组织半透明度随之改变。当血液送回到人体组织时，组织的半透明度减小；当血液流回心脏，组织的半透明度增大。这种现象在人体组织较薄的手指尖和耳垂等部位尤为明显。因此，本心率计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述部位，并用装在该部位另一侧的或旁边的红外光电管来检测机体组织的透明程度并把它转换成电信号。由于此信号的频率与人体每分钟的脉搏次数成正比，所以只要把它转换成脉冲并进行整形计数和显示。

心率计是一个用于测量心率值的医疗设备，它们所记录下来的心脏活动时的生物电信号，已经成为临床诊断的重要依据。临床监护和治疗中，医护人员常常要关注某些特殊情况的患者的体温随时间的变化情况。如果我们一改老式的水银体温计那么不仅能过更加环保。同时，对于病人也是一种更好的安全保障，以免造成不必要的伤亡。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

课题研究：本设计采用以MCS-51单片机为核心的低成本，高精度，微型化数字显示心率计的硬件电路和软件设计方法。整个电路采用模块化设计，由主程序，预置子程序，信号采集子程序，信号放大处理子程序，显示子程序等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现心率测量的各种功能。主要研究内容为了方便心率的采集，决定用MCS-51单片机为主芯片制作一个简单易用易携的心率计，能自动测量心跳次数并数字化形象直观的变现出来。为此，其中心率计特色功能的实现主要靠有效稳定的信号采集模式。心率计能在最短时间内显示出被测人的心率参数，要有异常光报警，最终以数值形式显示在LCD上。要解决的问题：以往专门测量心率值的仪器较少，因为心率仪通常作为心电机的一部分且以前人们对心率测量的认识还不够。

预期目标：由于采用电子仪器，出现了新的测温方法，而且水银体温计进行监测时很不方便，水银污染也很严重。就此问题设计一种新型的心率计。它在稳定性及响应时间上比传统的水银体温计有着显著的优势，精度要求也能和传统的水银体温计相媲美

研究步骤：调研现状 —> 电路设计 —> 电路仿真 —> 版图设计 —> 验证和测试

方法于措施：

1.图书馆搜索基于单片机心率计设计的相关书籍。

2.上网搜索不知道的问题。

3.询问相关的指导老师，解决问题。

三，设计（论文）体系，结构（大纲）

到目前，用于评价的结构和方法已经有很多。在无创方法中，脉搏波速度的检测已经在较长时间内广泛应用。它操作简单，结果准确，重复性好，因此被广泛的应用，非常适合向家庭和社区医疗服务推广。

总体方案设计：单片机内部包含了CPU，RAM，ROM，I/O口，总线甚至A/D及D/A转换电路，功能十分强大。通过对程序和外部少许电路的修改既可以改变整个设计系统的功能。可移植性和可维护性得到极大的改善。以单片机为主外显示器，键盘，通讯，打印接口等硬件电路，完成心率计数，数据运算，显示等。

参考文献

［1］、张强，基于单片机的心率计设计，医疗装备，2006.09

［2］、李海滨，单片机技术课程设计与项目实例，中国电力出版社，2009