基于单片机的脉搏计毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的脉搏计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

为 ~。 采用三线接口与单片机进行通信，并可采用突发一次传送多个字节的时钟信号或 RAM 数据。 DS1302 内部有一个 31*8 的用于临时存放数据的 RAM 存储器。 DS1302 是 DS1202 的升级产品，与 DS1202 兼容，但增加了主电源 /后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓流充电的能力。 主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能， 并且可以关闭充电功能。 采用普通 晶振作为标准时钟。 因此本设计中采用方案二中的 DS1302 作为时钟模块。 系统整体设计概述 主 控 模 块单 片 机蜂 鸣 器 模 块液 晶 显 示 模 块L C D 1 6 0 2时 钟 模 块D S 1 3 0 2光 电 传 感 器 放 大 整 形 滤 波 电 路 按 键 模 块 图 1 系统结构框图 STC89C5按键、 LCD160光电传感器、 时钟模块、 运放等构成，系统设有四个按键，可以设置上下限脉搏数，当超过范围的时候单片机会驱动蜂鸣器发响，脉搏测量的时候需要人把手轻轻的按在光电传感器上面，由于人脉搏跳动的时候，血液的透光性不一样会导致接收器那边接收的信号强弱不一 样，间接的把人脉搏信号传回，通过运放对其进行放大、整形后连接到单片机的 IO 口，单片机利用外部中断对其进行计数，最终换算成人一分钟脉搏的跳动次数，最终显示在液晶屏上。 除此之外系统还带一个定时提醒测量的时钟功能，用户可以设定闹钟时间。 10 主控模块 主控模块模块在整个系统中起着统筹的作用，需要检测键盘 等各种参数，同时驱动液晶显示相关参数，在这里我们选用了 51 系列单片机中的 STC89C52 单片机作为系统的主控芯片。 51 系列 单片机最初是由 Intel 公司开发设计的，但后来 Intel 公司 把 51 核的设计方案卖给了几家大的电子设计生产商，譬如 SST、 Philip、 Atmel 等大公司。 因此 市面上出现了各式各样的均以 51 为内核的单片机。 这些各大电子生产商推出的单片机都兼容 51 指令、并在 51 的基础上扩展一些功能而内部结构是与 51一致的。 STC89C52 有 40 个引脚， 4 个 8 位并行 I/O 口， 1 个全双工异步串行口，同时内含 5 个中断源， 2 个优先级， 2 个 16 位定时 /计数器。 STC89C52 的存储器系统由 4K 的程序存储器 (掩膜 ROM)，和 128B 的数据存储器 (RAM)组成。 STC89C52 单片机 的基本组成框图见图 31。 时 钟 电 路R O M / E P R O M / F l a s h 4 K BR A M 1 2 8 BS F R 2 1 个定 时 个 / 计 数 器 2C P U总 线 控 制中 断 系 统5 个 中 断 源2 个 优 先 级串 行 口全 双 工 1 个4 个 并 行 口X T A L 2 X T A L 1R S TE AA L EP S E NP 0P 1P 2P 3V s sV c c 图 31 STC89C52 单片机结构图 STC89C52 单片机主要特性 1. 一个 8 位的微处理器 (CPU)。 2. 片内数据存储器 RAM(128B)，用以存放可以读／写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等， SST89 系列单片机最多提供 1K 的RAM。 3. 片内程序存储器 ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始数据和表格。 但也有一些单片机内部不带 ROM/EPROM，如 8031， 8032， 80C31 等。 目前单片机的发展趋势是将 RAM 和 ROM 都集成在单片机里面，这样既方便了用户进行设计又提高了系统的抗干扰性。 SST 公司推出的 89 系列单片机分别集成了16K、 32K、 64K Flash 存储器，可供用户根据需要选用。 4. 四个 8 位并行 I／ O 接口 P0~P3，每个口既可以用作输入，也可以用作输出。 5. 两个定时器／计数器，每个定时器／计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果 11 实现计算机控制。 为方便设计串行通信，目前的 52 系列单片机 都会提供 3 个 16 位定时器 /计数器。 6. 五个中断源的中断控制系统。 现在新推出的单片机都不只 5 个中断源，例如 SST89E58RD 就有 9 个中断源。 7. 一个全双工 UART(通用异步接收发送器 )的串行 I／ O 口，用于实现单片机之间或单机与微机之间的串行通信。 8. 片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。 最高允许振荡频率为 12MHz。 SST89V58RD 最高允许振荡频率达 40MHz，因而大大的提高了指令的执行速度。 12345678RESET91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40U5单片机 图 32 STC89C52 单片机管脚图 部分引脚说明： 钟电路引脚 XTAL1 和 XTAL2： XTAL2(18 脚 )：接外部晶体和微调电容的一端；片内它是振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体固有频率。 若需采用外部时钟电路时，该引脚输入外部时钟脉冲。 要检查振荡电路是否正常工作，可用示波器查看 XTAL2 端是否有脉冲信号输出。 XTAL1(19 脚 )：接外部晶体和微调电容的另一端；在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。 在采用外部时钟时，该引脚必须接地。 RST,ALE,PSEN 和 EA： RST/VPD(9 脚 )： RST 是复位信号输 入端，高电平有效。 当此输入端保持备用电源的输入端。 当主电源 Vcc 发生故障，降低到低电平规定值时，将＋ 5V 电源自动两个机器周期 (24 个时钟振荡周期 )的高电平时，就可以完成复位操作。 RST 引脚的第二功能是 VPD,即接入 RST 端，为 RAM 提供备用电源，以保证存储在 RAM 中的信息不丢失，从而合复位后能继续正常运行。 ALE/PROG(30 脚 )：地址锁存允许信号端。 当 8051 上电正常工作后， ALE 引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率 fOSC 的 1/6。 CPU 访问片 12 外存储器时， ALE 输出 信号作为锁存低 8 位地址的控制信号。 平时不访问片外存储器时， ALE 端也以振荡频率的 1/6 固定输出正脉冲，因而 ALE 信号可以用作对外输出时钟或定时信号。 如果想确定 8051/8031 芯片的好坏，可用示波器查看 ALE 端是否有脉冲信号输出。 如有脉冲信号输出，则8051/8031 基本上是好的。 ALE 端的负载驱动能力为 8 个 LS 型 TTL(低功耗甚高速 TTL)负载。 此引脚的第二功能 PROG 在对片内带有 4KB EPROM 的 8751 编程写入 (固化程序 )时，作为编程脉冲输入端。 PSEN(29 脚 )： 程序存储允许输出信号端。 在访问片外程序存储器时，此端定时输出负脉冲作为读片外存储器的选通信号。 此引肢接 EPROM 的 OE 端 (见后面几章任何一个小系统硬件图 )。 PSEN 端有效，即允许读出 EPROM／ ROM 中的指令码。 PSEN 端同样可驱动 8 个 LS 型 TTL 负载。 要检查一个 8051/8031 小系统上电后 CPU 能否正常到 EPROM／ ROM 中读取指令码，也可用示波器看PSEN 端有无脉冲输出。 如有则说明基本上工作正常。 EA/Vpp(31 脚 )：外部程序存储器地址允许输入端 /固化编程电压输入端。 当EA 引脚接高电平时， CPU只访问片内 EPROM/ROM并执行内部程序存储器中的指令，但当 PC(程序计数器 )的值超过 0FFFH(对 8751/8051 为 4K)时，将自动转去执行片外程序存储器内的程序。 当 输入信号 EA 引脚接低电平 (接地 )时， CPU 只访问外部 EPROM/ROM 并执行外部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。 对于无片内 ROM 的 8031 或 8032,需外扩 EPROM，此时必须将 EA 引脚接地。 此引脚的第二功能是 Vpp 是对 8751 片内 EPROM 固化编程时，作为施加较高编程电压 (一般 12V～ 21V)的输入端。 /输出端口 P0/P1/P2/P3： P0 口 (～ ， 39~32 脚 )： P0 口是一个漏极开路的 8 位准双向 I/O 口。 作为漏极开路的输出端口，每位能驱动 8 个 LS 型 TTL 负载。 当 P0 口作为输入口使用时，应先向口锁存器 (地址 80H)写入全 1,此时 P0 口的全部引脚浮空，可作为高阻抗输入。 作输入口使用时要先写 1,这就是准双向口的含义。 在 CPU 访问片外存储器时， P0 口分时提供低 8 位地址和 8 位数据的复用总线。 在此期间，P0 口内部上拉电阻有效。 P1 口 (～ ， 1~8 脚 )： P1 口是一个带内部上拉电阻的 8 位准双向 I/O口。 P1 口每位能驱动 4 个 LS 型 TTL 负载。 在 P1 口作为输入口使用时，应先向P1 口锁存地址 (90H)写入全 1,此时 P1 口引脚由内部上拉电阻拉成高电平。 P2 口 (～ ， 21~28 脚 )： P2 口是一个带内部上拉电阻的 8 位准双向I/O 口。 P 口每位能驱动 4 个 LS 型 TTL 负载。 在访问片外 EPROM/RAM 时，它输出高 8 位地址。 P3 口 (～ ， 10~17 脚 )： P3 口是一个带内部上拉电阻的 8 位准双向I/O 口。 P3 口每位能驱动 4 个 LS 型 TTL 负载。 P3 口与其它 I/O 端口有很大的区别，它的每个引脚都有第二功能，如下： ： (RXD)串行数据接收。 ： (RXD)串行数据发送。 ： (INT0)外部中断 0 输入。 ： (INT1)外部中断 1 输入。 ： (T0)定时 /计数器 0 的外部计数输入。 ： (T1)定时 /计数器 1 的外部计数输入。 13 ： (WR)外部数据存储器写选通。 ： (RD)外部数据存储器读选通。 STC89C52 单片机的中断系统 STC89C52 系列单片机的中断系统有 5 个中断源， 2 个优先级，可以实现二级中断服务嵌套。 由片内特殊功能寄存器中的中断允许寄存器 IE 控制 CPU 是否响应中断请求；由中断优先级寄存器 IP安排各中断源的优先级；同一优先级内各中断同时提出中断请求时，由内部的查询逻辑确定其响应次序。 在单片机应用系统中，常常会有定时控制需求，如定时输出、定时检测、定时扫描等；也经常要对外部事件进行计数。 STC89C52 单片机内集成有两个可编程的定时 /计数器： T0 和 T1，它们既可以工作于定时模式，也可以工作于外部事件计数模式，此外， T1 还可以作 为串行口的波特率发生器。 单片机最小系统设计 12345678RESET91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40U1单片机+5V12Y212MHZ30pFC330pFC41 2 3 4 5 6 7 8 9P1 10K 排阻+5VS1SWPB10KR310uFC2+5V 图 33 单片机最小系统电路图 图 33 为单片机最小系统电路图，单片机最小系统有单片机、时钟电路、复位电路组成，时钟电路选用了 12MHZ 的晶振提供时钟 ，根据官网的数据手册，要让晶振起振还要配备 2 个 30PF 的电容 ， 时钟电路 作用为给单片机提供一个时间基准，其中执行一条基本指令需要的时间为一个机器周期，单片机的复位电路 可以对单片机进行复位 ，按下复位按键之后可以使单片机进入刚上电的起始状态 ，这里 RC 电路的作用就是让单片机有个充电的过程，为了保证复位成 功电容充放电时间要大于 2US，选择了 10K 和 10UF 较为常规的值，充放电时间远大于 2US。 图中 10K 排阻为 P0 口的上拉电阻，由于 P0 口跟其他 IO 结构不一样为漏极开路的结构，因此要加上拉电阻才能正常使用。 LCD 液晶显示器简介 由于本设计中要求显示界面显示一些参数，因此这里选用了 LC。