基于单片机的脉搏测量仪设计毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的脉搏测量仪设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

准功能： 8k字节 Flash， 256 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个 16 位定时器 /计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。 另外， AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。 空闲模式下， CPU 停止工作，允许RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作。 掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 其引脚图如图 22 所示。 图 22 AT89S52 引脚图 各引脚功能说明： P0 口： P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。 作为输出口，每位能驱动 8xx 大学本科毕业设计（论文） 5 个 TTL 逻辑电平。 对 P0 端口写“ 1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时， P0 口也被作为低 8 位地址 /数据复用。 在这种模式下， P0 不具有内部上拉电阻。 在 flash 编程时， P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。 程序校验时，需要外部上拉电阻。 P1(~)口： P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P1 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 P2(~)口： P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P2 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数 据存储器（例如执行 MOVX @DPTR）时， P2 口送出高八位地址。 在这种应用中， P2 口使用很强的内部上拉发送 1。 在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）访问外部数据存储器时， P2 口输出 P2 锁存器的内容。 在 flash 编程和校验时， P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。 P3(~)口： P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P3 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P3 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引 脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在 flash 编程和校验时， P3 口也接收一些控制信号。 表 21 P3 口第二功能表 引脚 第二功能特性 串行输入口 RXD 串行输出口 TXD 外中断 0 外中断 1 定时 /计数器 0 定时 /计数器 1 外部存储器写选通 外部存储器读选通 RST：复位输入。 当振荡器工作时， RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许）基于单片机的脉搏测量仪设计 6 输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。 一般情况下， ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。 对 FLASH 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲 （ PROG）。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。 该位置位后，只有一条 MOVX和 MOVC 指令才能将 ALE 激活。 此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 禁止位无效。 PSEN：程序储存允许（ PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN 信号。 EA/VPP：外部访问允许，欲使 CPU 仅访问外部程 序存储器（地址为0000HFFFFH）， EA 端必须保持低电平（接地）。 需注意的是：如果加密位 LB1被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。 如 EA 端为高电平（接 VCC 端）， CPU 则执行内部程序存储器的指令。 FLASH 存储器编程时，该引脚加上 +12V 的编程允许电源 VPP，当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 VPP。 XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。 中断源： AT89S52 有 6 个中断源。 两个外部中断（ INT0 和 INT1），三个定时中断（定时器 0、 2）和一个串行中断 [5]。 传感器的选择 本 次设计 选用的 传感器由红外发光二极管和光敏三极管组成。 采用 GaAs 红外发光二极管作为光源时，可基本抑制由呼吸运动造成的脉搏波曲线的漂移。 红外接收三极管在红外光的照射下能产生电能，它的特性是将光信号转换为电信号。 在本设计中，红外接收三极管和红外发射二极管相对摆放以获得最佳的指向特性[6]。 图 23 透射式光电传感器 xx 大学本科毕业设计（论文） 7 红外发光二极管简介 红外线发光二极管由红外辐射效率高的材料（常用砷化镓 GaAs）制成 PN 结，外加 正向偏压向 PN 结注入电流激发红外光。 光谱功率分布为中心波长830~950nm，半峰带宽约 40nm 左右。 其最大优点是可以完全无红暴，或仅有微弱红暴（红暴为有可见红光）而延长使用寿命。 通常应用红外发射管波长： 850nm、870nm、 880nm、 840nm、 980nm。 辐射强度（ POWER）与输入电流（ If）成正比，辐射强度与发射距离成反比 [6]。 图 24 红外发光二极管 光敏三极管简介 光敏三极管又称光电三极管， 采用半导体制作工艺制成的具有 NPN 或 PNP 结构的半导体管 ， 它是一 种光电转换器件。 基本原理是光照到 PN 结上时，吸收光能并转换为电能。 当光敏三极管加上反向电压时，管子中的反向电流随着光照强度的改变而改变，光照强度越大，反向电流越大 [7]。 图 25 光敏三极管 基于单片机的脉搏测量仪设计 8 驱动芯片的选择 本设计采用 74 系列中的 74LS245 作为数码管驱动器，集成芯片 74LS04 作为数码管反相器。 74LS245 简介 74LS245 是我们常用的芯片，用来驱动 LED 或者其他的设备，它是 8 路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。 74LS245 还具有双向三态功 能，既可以输出，也可以输入数据。 当 8051 单片机的 P0 口总线负载达到或超过 P0 最大负载能力时，必须接入 74LS245 等总线驱动器。 当片选端 /CE 低电平有效时， DIR=“0”，信号由 B 向 A 传输；（接收） DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输；（发送）当 CE为高电平时， A、 B 均为高阻态。 由于 P2 口始终输出地址的高 8 位，接口时 74LS245的三态控制端 1G 和 2G 接地， P2 口与驱动器输入线对应相连。 P0 口与 74LS245输入端相连 ,E 端接地，保证数据线畅通。 8051 的 /RD 和 /PSEN 相与后接 DIR，使得 RD 且 PSEN 有效时， 74LS245 输入（ ←D1 ），其它时间处于输出（ →D1 ）[8]。 图 26 74LS245 引脚图 74LS04 简介 74LS04 是 6 非门（反相器），它的工作电压是 5V，内部含有 6 个 CMOS 反相器， 74LS04 的作用就是反相把 1 变成 0。 集成芯片 74LS04 的引脚图如图 27 所示。 xx 大学本科毕业设计（论文） 9 图 27 74LS04 引脚图 显示器的选择 本设计采用 3 位共阳八段数码管作为显示器。 三位共阳八段数码管简介 三位数码管显示分为共阴和共阳两种显示方式，共阴就是把 abcdefg 这 7 个发光二极管的负极连接在一起并接地，它们的 7 个正极接到 7 段译码驱动电路74LS245 的相对应的驱动段上；本设计采用共阳显示电路，即把 abcdefg 的 7 个发光二极管的正极连接在一起并接到 5V 电源上，其余的 7 个负极接到 74LS245 相应的 abcdefg 输出端上。 无论是共阴还是共阳，都需要加限流电阻，否则会烧坏七段译码管。 限流电阻的选取是： 5V电源电压减去发光二极管的工作电压除以 10mA 到 15mA 所得的数即为限流电阻的值。 发光二极管的工作电压一般在 ~，为计算方便，通常选 2V，发光二极管的工作电流选取在 10~20mA[9]。 基于单片机的脉搏测量仪设计 10 图 28 三位共阳八段数码管结构图 八段数码管字形表 字形表是通过对字形的编码，由八段数码管实现字符的显示。 表 22 列出了字符“ 0”至字符“ 9”的对应字型码 [10]。 表 22 共阳极字形表 字符 DP G F E D C B A 字型码 2 1 0 1 0 0 1 0。