摘 要

本毕业设计题目为：基于单片机的心率计设计。在这次设计中，根据课题要求，在老师的要求下，选用STC89C52单片机作为核心微控制芯片，采用红外对管作为传感器测量脉搏跳动信号，通过整流滤波电路，将微弱的生物信号转换为合理范围内的电信号，通过单片机的计算最终得到合理范围的心跳次数。在设计过程中：首先，运用Proteus进行硬件模块的设计；其次，运用keil进行程序的编译与运行，最后模拟人的心跳，分别输入高、中、低三种频率信号进行过限保护报警的模拟。测量范围可通过按键进行调整，若心率过低或者过高，蜂鸣器过限报警，及时发现问题并解决。

论文主要研究了实现将手指放在红外对管中2至3秒读出心率次数，并在LCD1602显示器上以数字方式读出。针对不同的人群或体质可使用电位器进行调整传感器的灵敏度，通过按键调整测试的范围以及蜂鸣器报警的上下限，当心率过慢或者心率过快时，对使用者进行蜂鸣器报警警告。

研究结果表明：使用红外对管来设计心率计误差在允许范围内，经过大量仿真实验，本设计达到题目全部指标，并且该设计可以应用于日常生活。

关键字：心率计；红外对管；STC89C52单片机；蜂鸣器报警

Abstract

In this paper, STC89C52 is used as the chip of control, calculation and data processing for the design of heart rate meter based on single-chip microcomputer. The infrared counter is used as the sensor to measure the pulse beat signal. By rectifying and filtering the circuit, the weak biological signal is converted into the electrical signal within a reasonable range, and the reasonable range of heart rate is finally obtained through the calculation of single-chip microcomputer.

In the design process: firstly, proteus is used to design the hardware module; secondly, Keil is used to compile and run the program. Finally, human heartbeat is simulated, and three frequency signals of high, medium and low are input to simulate the over limit protection alarm. If the heart rate is too low or too high, the buzzer will alarm when it is over the limit, and the problem will be found and solved in time.

This paper mainly studies how to read the heart rate times by putting the finger in the infrared tube for 2 to 3 seconds, and how to read it digitally on the LCD1602 display. According to different people or systems, potentiometer can be used to adjust the sensitivity of the sensor. When the heart rate is too fast or the heart rate is too fast, the buzzer alarm will be given to the user.

The results show that: the error of heart rate meter designed by infrared counter is within the allowable range. After a lot of simulation experiments, the design can achieve all the indexes of the subject, and the design can be applied to daily life.

Keywords: heart rate meter; infrared tube; STC89C52 single chip microcomputer; buzzer alarm

目 录

第1章 前言 1

第2章 整体构思 3

2.1研究目标 3

2.2研究内容 3

2.3拟解决的关键问题 4

2.4设计方案分析 4

2.4.1硬件系统方案 4

2.4.2软件仿真方案 4

2.4.3设计环境 4

第3章 设计方案 5

3.1 研究内容及设计指标 5

3.1.1 研究内容 5

3.1.2 设计指标 5

3.2 系统设计 5

3.3主控设计 6

3.3.1 复位电路 9

3.3.2 时钟源电路 10

3.3.3红外传感器 11

3.3.4运算放大电路 13

3.3.5 LCD1602显示模块 16

3.3.6 键盘电路 17

3.4 软件设计 18

3.4.1 测量计算原理 18

3.4.2 主程序流程图 19

3.4.3中断程序流程图 20

3.4.4 定时器T0和T1的中断服务程序 21

第4章 系统与结果分析 22

4.1 软件调试 22

4.2误差分析 22

参考文献 24

致谢 26

附录 27

第1章 前言

在社会迅速发展的今天，人们的物质生活得到了大幅度的提升，与此同时，疾病对人们的伤害也逐渐低龄化、青年化，例如冠心病，心脏病，脑血栓等，因此在人们的日常生活中，是否能够拥有健康的生活这一主题，被越来越多的人所重视并将绿色生活提上了人生的规划之中。在这次毕业所计中所构想的心率计，其作用，可以起到：随时随地、简单、快捷地测量心率的作用，为人们提供了方便、基础的预防手段。因此心率的检测对健康有着十分重要的意义。

从古至今，上千年的中国传统医学，早已成为我国的瑰宝。但中医采用“望、闻、问、切”进行病情诊断，存在着测量精度低、准确率低、主观臆断问题等缺陷。这些缺陷会造成诊断的偏差，以至于病人无法得到及时的救治。

在现代医学中通常情况下，没有办法进行完整的1分钟时间测量。所以，在实际操作过程中，通常是护士把脉默数数字10s左右，再把默念得到的数字结果乘以6倍，这样在实际操作中就可以近似得到每分钟一位病人较正常的心率次数。但是在医院中，常常出现的情况为：病人多余医生，因此没有办法做到每一分钟都可以对病患实时监控心率状态（除非长期住院，已经用上大型医疗监视设备），所以在门诊等人流量大、病患多、医生少的医院部门中，为了提高脉搏测量的精确与速度，多种脉搏测量仪被运用到医学上来，从而开辟了一条全新的医学诊断方法^[1]。