基于CD4069及51單片機(jī)的脈搏測量儀設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)一、電路工作原理電路由傳感器電路、信號放大和整形電路、單片機(jī)電路、數(shù)碼顯示電路等四部分組成。傳感器由紅外線發(fā)射二極管和接收二極管組成，測量原理如下：將手指放在紅外線發(fā)射二極管和接收二極管之間，血管中血液的流量隨著心臟的跳動變化，由于手指放在光的傳遞路徑中，血管中血液飽和度的變化將引起光的傳遞強(qiáng)度變化，此變化和心跳的節(jié)拍相對應(yīng)，因此紅外接收二極管的電流也跟著心跳的節(jié)拍改變，使得紅外接收二極管輸出與心跳節(jié)拍相對應(yīng)的脈沖信號。該脈沖信號經(jīng)F1~F3、R3~R5。C1、C2等組成的低通放大器放大，F(xiàn)4、R6、R7、C3組成的放大器進(jìn)一步放大后，送給由F5、F6、RP1、R8等組成的施密特觸發(fā)器整形后輸出，作為單片機(jī)的外部中斷信號。IC2、X1、R10、C5等組成單片機(jī)電路。單片機(jī)對由P3.2輸入的脈沖信號進(jìn)行計(jì)算處理后，送到數(shù)碼管顯示。發(fā)光二極管VD3作脈搏測量狀態(tài)顯示，脈搏每跳動一次，VD3點(diǎn)亮一次。三只數(shù)碼管VT1~VT3、R12-R21等組成數(shù)碼顯示電路。本機(jī)采用動態(tài)掃描顯示方式，使用共陽數(shù)碼管，P3.3~P3.5口作三只數(shù)碼管的動態(tài)掃描位驅(qū)動碼輸出，通過三極管VT1-VT3驅(qū)動數(shù)碼管。P1.0-P1.6口作數(shù)碼管段碼輸出。
?
二、軟件設(shè)計(jì)程序用C語言編寫，由主程序、外部中斷服務(wù)程序、定時(shí)器TO中斷服務(wù)程序、延時(shí)子程序等模塊組成。主程序主要完成程序的初始化。外部中斷0服務(wù)程序由測量、計(jì)算、讀數(shù)等部分組成。定時(shí)中斷服務(wù)程序由計(jì)時(shí)、動態(tài)掃描點(diǎn)顯示、無測試信號判斷等部分組成。程序中用變量n對時(shí)間計(jì)數(shù)，用變量m對脈搏脈沖信號個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)。從P3.2口輸入的與脈搏相對應(yīng)的脈沖信號作為外部中斷0的請求中斷信號，外部中斷采用邊沿觸發(fā)的方式。由于脈沖信號的頻率很低，所以不適宜用計(jì)數(shù)的方法進(jìn)行測量，故而采用測脈沖周期的方法進(jìn)行測量，即用脈沖來控制計(jì)時(shí)信號，通過計(jì)時(shí)數(shù)計(jì)算出脈沖周期，再由脈沖周期計(jì)算出頻率，從P3.2口每輸入一次脈沖信號就能顯示一次脈搏數(shù)。定時(shí)器TO的中斷時(shí)間為5ms，每中斷一次計(jì)時(shí)變量n加1，因此計(jì)時(shí)的基本單位為5ms，例如一個(gè)脈搏脈沖周期對應(yīng)的n值為240，則對應(yīng)的時(shí)間為1.2s，由此可得每分鐘脈搏數(shù)為50。如果n的值達(dá)到2000，即10秒鐘仍沒有發(fā)生外部中斷，則表示沒有脈搏脈沖信號輸入，于是n被清零，測量結(jié)果顯示也為0。讀數(shù)采用三位數(shù)碼顯示。定時(shí)器TO每中斷一次顯示一個(gè)位，因此3次中斷就可以刷新一次數(shù)據(jù)，即15ms刷新一次數(shù)據(jù)。三、安裝與調(diào)試傳感器的制作是一個(gè)關(guān)鍵?？蓪⒓t外線發(fā)射二極管和接收二極管分別固定在一個(gè)塑料夾子的兩側(cè)，用時(shí)只需將夾子夾在手指上即可。制作時(shí)注意保證紅外線接收二極管在使用時(shí)不要受到外界光線的干擾。調(diào)試的主要工作是通過對RP1的調(diào)節(jié)來調(diào)整電路的靈敏度，RP1的阻值越小靈敏度越高，反之靈敏度越低。調(diào)試時(shí)可通過VD3的發(fā)光狀態(tài)進(jìn)行觀察，如果脈搏跳動時(shí)VD3不跟隨發(fā)光，則說明靈敏度偏低，不易檢測到脈搏信號；如果在沒有脈搏跳動時(shí)VD3偶爾也點(diǎn)亮發(fā)光，說明靈敏度偏高，容易受到干擾。