摘 要

随着科技的发展，脉搏仪在我们生活中越来越常见，通过脉搏我们可以了解到我们的身体健康信息。本文将STC89C52单片机作为设计的核心，设计出了一个具有报警功能的数字脉搏仪。本系统可以将光电传感器收集到的信号进行快速的处理，只需要几秒钟就能快速准确地测量出人体的脉搏次数。

本设计通过光电传感器ST188感应脉搏信号，然后信号再经过低通滤波器和LM358搭建的放大与整形电路传递到单片机的外部中断T0口，然后单片机内部利用周期测量法，通过中断程序计算出一个脉搏周期的平均值从而计算出一分钟的脉搏数并显示在LCD上。同时，本设计还通过软件设计了一个按键扫描程序控制按键，可以自定义阈值，当得到的脉搏次数不在阈值范围内时蜂鸣器会进行报警。本设计方便快捷，减少了人工测量脉搏的繁琐与误差。

关键词：脉搏仪；单片机；光电传感器；LM358；中断程序；LCD

Abstract

With the development of science and technology, digital human pulse meter is becoming more and more popular in our life. Through pulse, we can learn about our health. This article takes STC89C52 single-chip microcomputer as the core of the design, and designs a digital pulse meter with alarm function. This system can quickly process the signal collected by the photoelectric sensor, and it only takes a few seconds to quickly and accurately measure the number of pulses of the human body.

This design uses the photoelectric sensor ST188 to sense the pulse signal, and then the signal is passed to the external interrupt T0 port of the microcontroller through the low-pass filter and the LM358 built-in amplification and shaping circuit, and then the microcontroller internally uses the periodic measurement method to calculate a pulse through the interrupt program The average value of the cycle thus calculates the one-minute pulse rate and displays it on the LCD. At the same time, this design has designed a key scan program to control the keys through the software, which can customize the threshold value, and the buzzer will alarm when the obtained pulse number is not within the threshold value range. The design is convenient and fast, and reduces the tediousness and error of manual pulse measurement.

Key words：pulse meter; microcontroller; photoelectric sensor; LM358; Interrupt program; LCD

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1选题的背景及意义 1

1.2脉搏仪的国内外研究与发展 1

1.3本文研究的主要内容 2

第2章 脉搏仪总体方案的设计 3

2.1脉搏仪的整体设计概述 3

2.2脉搏仪系统模块的选型 3

第3章 脉搏仪的硬件电路设计 4

3.1主控制CPU模块的设计 4

3.1.1 STC89C52单片机的主要特性 4

3.1.2 STC89C52单片机的中断系统 6

3.1.3 STC89C52单片机的最小系统 6

3.2脉搏仪的显示模块设计 7

3.2.1 LCD1602的简介 7

3.2.2 LCD1602与单片机接口 9

3.3脉搏的信号采集处理模块设计 9

3.3.1光电传感器ST188 10

3.3.2脉搏信号的滤波电路 11

3.3.3LM358构建的放大整形电路 12

3.4脉搏仪的按键模块设计 13

3.5脉搏仪的报警模块设计 13

第4章 脉搏仪的软件设计 15

4.1主程序流程 15

4.2中断计数程序流程 15

4.3液晶显示程序流程 16

4.4按键子程序流程 17

第5章 脉搏仪的仿真与分析 18

5.1程序的调试 18

5.2仿真结果分析 18

5.3脉搏仪的使用方式 20

5.4抗干扰措施 20

5.4.1环境光的影响及解决措施 20

5.4.2运动噪音的影响及解决措施 20

第6章 结论 21

参考文献 22

致谢 23

附录A 24

附录B 34

第1章 绪论

1.1选题的背景及意义

科技的飞速发展以及物质生活水平的提高，人们越来越追求精神上的享受和自身的健康状态。而在所有的诊断手段中，因为脉搏能直观有效的反应一个人的健康状态，所以越来越多的医生将测量脉搏运用到临床医学上来^[1]，有着非常重要的临床意义。

自公元三世纪我国最早的《脉经》问世，脉诊这种无创的诊断手法深受国内中医的重视，早期的传统脉诊虽然无痛简便，但是其手法受人为和环境的影响较大，精度不高，带有强烈的主观因素。随着科技的进步，中医脉诊也与现代科技相结合，人们不再约束在人工测量脉搏法中，出现了越来越多的电子仪器来测量脉搏，使其变得越来越方便，精度也有了很大的提高，实现了更为客观和科学的诊断。现在随着科技的发展，仪器也朝着数字化、自动化的方向高速发展。因此以单片机和光电传感器为核心的脉搏仪因其结构简单、精度高和性能良好的特点，有着很大的应用和推广价值。

1.2脉搏仪的国内外研究与发展

脉诊很早就被人们所发现，中国早在2600多年前就已经用于临床诊断，是我国中医的精髓。基本世界上各民族都使用过脉诊，医生通过“望、闻、问、切”的手段来进行诊断。但受人为因素大，精度不高。因此摆脱人工，设计自动化、数字化的脉搏检测仪器成了必然的发展趋势。

第一个和脉搏相关联的传感器是由一名叫做Marey的英国人发明的，该传感器是弹簧杠杆式。在十九世纪六十年代初，一名来自法国的科学家发明了第一台和脉搏有关的扫描仪，该扫描仪也是杠杆式的，也是以弹簧作为动力来运行的。该扫描仪的出现使得出现了描述脉搏的图像。十九世纪九十年代中旬，出现了以换能为前提的描述脉搏的光学扫描仪。国外更偏向于对脉搏传感器的研究，在2019年，日本科学家发表了一篇关于研究如何降低有机光电脉搏仪传感器的功率的文章，同年发表了一篇基于反射率的有机脉搏仪传感器^[2]。