畢業(yè)設計--電子血壓計設計

1、<p>　　畢業(yè)設計說明書(論文)</p><p>　　輔 導 站： </p><p>　　專 業(yè)： 機電一體化技術 </p><p>　　題 目： 電子血壓計設計

2、 </p><p>　　指導者： </p><p>　　2017 年 3 月</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　現(xiàn)代社會的迅速發(fā)展，導致環(huán)境日益惡化，不健康的生活習性與不科學的飲食習慣，導致人類疾病越來越

3、多的出現(xiàn)。其中，有著人類第一無形殺手稱號的高血壓病，已逐漸上升到人類疾病危害排行榜的前幾名，長期危害著人體健康，讓飽受高血壓折磨的患者痛不欲生。如何便捷有效地測量與監(jiān)控高血壓，從而有效預防與治療高血壓，成為人們對抗高血壓病的首要問題。于是，設計一臺便捷的測量血壓的裝置，成為重中之重。</p><p>　　目前市場上的大部分動態(tài)血壓記錄儀，只記錄每次測量的結果，醫(yī)生面對的是一批真?zhèn)坞y辯的數(shù)字，無法判別血壓計的準確性

4、、可靠性。本課題研究最終旨在設計出全信息的動態(tài)血壓記錄儀，使每次測量結果完全透明，使醫(yī)生可以對照原始波形判斷數(shù)據(jù)的真?zhèn)危行д鐒e出干擾和偽差引起的錯誤檢測，恢復真實血壓，保證血壓報告的有效性和可靠性。</p><p>　　家用電子血壓計，主要是用于家庭。家庭醫(yī)療保健已成為現(xiàn)代人的醫(yī)療保健時尚。過去人們測量血壓必須到醫(yī)院才行，而今只要擁有了家用電子血壓計，坐在家里便可隨時監(jiān)測血壓的變化，如發(fā)現(xiàn)血壓異常便可及時去醫(yī)院

5、治療，起到了預防腦出血、心功能衰竭等疾病猝發(fā)的作用。本文將詳細介紹便攜式血壓測量裝置的設計。</p><p>　　關 鍵 詞：ASDX 001，AT89C51，液晶顯示，壓力測量</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p>　　第一章

6、便攜式血壓計裝置總體概述3</p><p>　　§1.1 便攜式血壓計簡介3</p><p>　　§1.1.1 便攜式血壓計的介紹3</p><p>　　§1.1.2 便攜式血壓計功能簡介3</p><p>　　§1.1.3 便攜式血壓計使用注意事項3</p><p>

7、　　§1.2 血壓計裝置設計方案3</p><p>　　§1.2.1 設計總體要求3</p><p>　　§1.2.2 具體設計方案4</p><p>　　§1.3 便攜式血壓計工作原理5</p><p>　　§1.3.1 血壓測量的工作原理5</p><p>

8、;　　§1.3.2 便攜式血壓計的工作原理6</p><p>　　第二章 硬件電路的設計7</p><p>　　§2.1 傳感器簡介以及電路設計7</p><p>　　§2.1.1 傳感器簡介7</p><p>　　§2.1.2 傳感器電路設計8</p><p>　　&

9、#167;2.2 AT89C51單片機的簡介及其電路設計9</p><p>　　§2.2.1 AT89C51簡介9</p><p>　　§2.2.2 主要性能參數(shù)9</p><p>　　§2.3 單片機電路設計12</p><p>　　§2.3.1 AT89C51的復位電路12</p&g

10、t;<p>　　§2.3.2 AT89C51的時鐘電路12</p><p>　　§2.3.3 AT89C51與液晶顯示模塊的電路連接13</p><p>　　§2.4 液晶顯示模塊簡介及電路設計13</p><p>　　§2.4.1 液晶顯示模塊DM-1602簡介13</p><p&g

11、t;　　§2.4.2 液晶顯示模塊DM-1602電路設計16</p><p>　　§2.5 其他電路設計17</p><p>　　§2.5.1 電源電路17</p><p>　　§2.5.2 線性閥PWM控制電路18</p><p>　　§2.5.3 充氣PUMP控制電路18<

12、/p><p>　　§2.5.4 按鍵電路19</p><p>　　第三章 軟件系統(tǒng)流程以及程序的設計20</p><p>　　§3.1 單片機主程序流程圖20</p><p>　　§3.2 處理模塊20</p><p>　　§3.3測量模塊21</p><

13、;p>　　§3.4 信號處理模塊21</p><p>　　§3.5 顯示模塊22</p><p>　　§3.6 電源處理模塊23</p><p><b>　　結論24</b></p><p><b>　　參考文獻25</b></p><

14、;p><b>　　致謝26</b></p><p><b>　　附錄27</b></p><p>　　附錄A 子程序流程圖27</p><p>　　附錄B 部分參考程序29</p><p>　　附錄C 元件清單31</p><p>　　附錄D 主電路圖

15、：33</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　在現(xiàn)代疾病譜上，高血壓的危害無疑高居前幾位。對于上了年紀的人，血壓是一個重要的健康信號。隨著生活水平的提高，時下老年人對自己的血壓越來越關注。高血壓是世界最常見的心血管疾病，也是最大的流行病之一，它的危害非常的巨大，據(jù)有關統(tǒng)計資料顯示，我國現(xiàn)有的高血壓患者已達一億，并且每年新增人數(shù)在300萬以

16、上。從高血壓目前的危害來看，高血壓病已成為人類的頭號隱形殺手病。高血壓病不但是長期危害人體健康的一種慢性病，而且它還是腦中風、冠心病、心肌梗死、心力衰竭、腎衰等疾病的禍首，因此被人們稱為“無形殺手”。</p><p>　　治療高血壓病，首先是要測量準確的血壓。測量血壓的儀器稱為血壓計。血壓計可分為直接式和間接式兩種。兩種血壓計的工作原理是不相同的，直接式是用壓力傳感器直接測量壓力變化；間接式的工作原理則是控制從外

17、部施加到被測部位上的壓強，并將控制的結果與其相關的柯氏音的產(chǎn)生和消失的信息加以判斷。前者不管對動脈或靜脈都可連續(xù)測試，而后者只能測量動脈的收縮壓和舒張壓。 </p><p>　　傳統(tǒng)的血壓計是模擬的血壓計。此類血壓計操作比較復雜，測量精度不夠，而且受環(huán)境影響較大。為了讓廣大血壓計使用者更方便的使用與維護血壓計，也讓更多的人學會使用血壓計進行簡單的血壓測量，設計出一臺操作便捷，測量精確，無需維護的智能型測量血壓的裝

18、置，以幫助人們對抗高血壓。</p><p>　　本論文也具有比較重要的現(xiàn)實意義。目前，市場上的使用的血壓計大部分仍是水銀血壓計，也有一些動態(tài)血壓記錄儀。水銀血壓計每次測量必須由醫(yī)生戴上聽診器進行測量，測量過程復雜；而且對不同的醫(yī)生，測量結果可能不同：對同一個人來說，影響血壓因素非常多，由于每次測量的時間不可能很長，測得結果在某些情況就不能真實的反映被測對象的血壓值。在動態(tài)血壓檢測中干擾和偽差是不可避免的。目前市場

19、上的大部分動態(tài)血壓記錄儀，只記錄每次測量的結果，醫(yī)生面對的是一批真?zhèn)坞y辯的數(shù)字。本課題研究最終旨在設計出全信息的動態(tài)血壓記錄儀，使每次測量結果完全透明，實時分析結合回顧分析，使醫(yī)生可以對照原始波形判斷數(shù)據(jù)的真?zhèn)?，有效甄別出干擾和偽差引起的誤檢測，恢復真實血壓，保證血壓報告的有效性和可靠性。</p><p>　　第一章 便攜式血壓計裝置總體概述</p><p>　　§1.1 便攜式

20、血壓計簡介</p><p>　　§1.1.1 便攜式血壓計的介紹</p><p>　　該產(chǎn)品重量輕，便攜，可放入醫(yī)生護士口袋。無水銀，增強環(huán)保性，避免了因水銀泄露而造成的污染事故。操作簡單易懂，特別適合家庭使用。[2]</p><p>　　§1.1.2 便攜式血壓計功能簡介</p><p>　　該血壓計以壓力傳感器測得血壓

21、值，再將血壓數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，傳入單片機，然后由控制核心單片機控制，經(jīng)主程序處理數(shù)據(jù)之后，在液晶顯示器上把數(shù)據(jù)顯示出來。</p><p>　　§1.1.3 便攜式血壓計使用注意事項[7]</p><p>　　1.袖帶位置須與心臟高度保持一致，上臂自然下垂，肘和前臂自然地搭在桌子上，手心向上，不要把整個胳膊平伸在高于心臟位置的桌子上，或用墊子將胳膊墊得過高；<

22、;/p><p>　　2. 每天要在固定時間和同樣狀態(tài)下，以相同的姿勢測量血壓；</p><p>　　3. 應該在安靜的狀態(tài)下進行測量，測量前安靜休息10～20分鐘，深呼吸2～3次；</p><p>　　4. 飯后或運動后至少休息一小時再進行測量；</p><p>　　5. 不要在浴后、吸煙、飲酒、喝咖啡后測血壓；</p><p

23、>　　6. 要在沒有尿意時測血壓。</p><p>　　7. 測量時應保持心情舒暢，沒有疲勞感，不緊張。</p><p>　　§1.2 血壓計裝置設計方案</p><p>　　§1.2.1 設計總體要求</p><p>　　便攜式電子血壓計是傳感技術和微電腦技術的結合體，它的結構應該能保證完成三項基本任務：①感應血流

24、的壓力；②判別高壓和低壓；③在屏幕上顯示測量結果。</p><p>　　感受血流壓力離不了傳感器，民用電子血壓計中所應用的壓力傳感器必須是高性能低成本的，靈敏度要高，測量范圍倒不需要很大。在各種傳感器中有一類是利用壓電效應的，還有一種人工合成的被稱為PVDF的壓電薄膜，它是柔軟的塑料。其次就是能根據(jù)血壓變動及時抓住高、低壓的微處理器。另外，血壓會通過電子血壓計的液晶顯示屏進行顯示。</p><

25、p>　　§1.2.2 具體設計方案</p><p>　　在這里介紹一下有關血壓的基本知識，血壓是血液在血管內(nèi)流動時對血管壁的側(cè)壓力。血壓分收縮壓和舒張壓。當心室收縮向動脈泵血時，血壓升高，其最高值為收縮壓。心室舒張時，血壓降低，其最低值為舒張壓。血壓通常以上肢肪動脈測得的血壓為代表，正常成年人上膠動脈的收縮壓為90~140毫米汞柱，舒張壓為60~90毫米汞柱。血壓過低或過高都是疾病的征象。<

26、/p><p>　　血液在動脈血管中的壓力隨著心臟的收縮、舒張而不斷變化，而人的心臟的收縮頻率即心率比較低，一般在30~300bpm，由此血壓脈動鑲號是相對而言還是屬于一種緩慢變化的信號，我的設計是采用外接式的結構，以89C51單片機為核心，由其內(nèi)部自帶的10位8通道A/D轉(zhuǎn)換模塊構成的采樣模塊，，該模塊的采樣數(shù)據(jù)由單片機串口經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后送到上位機的串口COMI或COMZ，形成種連續(xù)數(shù)據(jù)采集串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?lt;/

27、p><p>　　本設計是基于89C51單片機的設計，具體裝置方案如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1便攜式血壓計設計方案</p><p>　　系統(tǒng)工作示意圖如圖 1-2所示。</p><p>　　圖1-2 血壓計系統(tǒng)工作示意圖</p><p>　　電源開啟過后，若有必要修改系統(tǒng)的默認參數(shù)，將由鍵盤輸入或PC機對其

28、進行設置。經(jīng)過了這個階段以后，系統(tǒng)將對某些參數(shù)和硬件內(nèi)部的一些寄存器進行初始化工作。初始化完成之后，將啟動A/D轉(zhuǎn)換，等待直至A/D轉(zhuǎn)換結束。然后將A/D轉(zhuǎn)換結果送入上位機。待采樣的時間達1秒鐘后將分析數(shù)據(jù)結果，求出最大值和最小值，將這些數(shù)據(jù)處理后即為收縮壓和舒張壓。將它們送往LED數(shù)碼管進行顯示。</p><p>　　§1.3 便攜式血壓計工作原理</p><p>　　

29、7;1.3.1 血壓測量的工作原理</p><p>　　血壓有兩種，一是收縮壓:是當心臟收縮把血液打到血管所測得的血壓，二是舒張壓:是心臟在不收縮所得的壓力。當袖帶的壓力等于血壓時,血液開始可以流通而產(chǎn)生所謂的袖帶聲，這時候也就是收縮壓，必須開始從這里做記錄，直到最后當袖帶聲沒有的時候，此點即為舒張壓。</p><p>　　根據(jù)氣袖在減壓過程中，其壓力振蕩波的振幅變化包絡線來判定血壓的。目

30、前比較一致的看法是當氣袖壓力振蕩波的振幅最大的時候，氣袖的壓力是動脈的平均壓。動脈的收縮壓對應于振幅包絡線的第一個拐點，舒張壓對應于包絡線的第二個拐點。</p><p>　　收縮壓判斷的確定：通常采用最大的振幅法，即在放氣過程中脈搏波振幅度包絡線的上升段，當某一個脈搏波的幅度與之比時，就認為此時對應的氣袖壓力為收縮壓。</p><p><b>　?。?-1）</b>&

31、lt;/p><p>　　舒張壓判斷的確定：也是用最大的振幅法來判定，不過是在脈搏波振幅包絡線的下降段，當某一個脈搏波的幅度與之比時，就認為此時對應的氣袖壓力為舒張壓。</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　血壓信號以及收縮舒張壓的位置如圖1-3所示</p><p>　　圖1-3 血壓交直流信號及

32、收縮壓和舒張壓位置</p><p>　　先找出最大振幅值 Amax，在往前找幅值為0.5Amax的瞬態(tài)位置對應血壓直流分量即為收縮壓，往后找幅值為0. 8Amax的瞬態(tài)位置對應血壓直流分量即為舒張壓，將計算出的收縮壓和舒張壓結果輸出至液晶驅(qū)動器顯示。</p><p>　　§1.3.2 便攜式血壓計的工作原理</p><p>　　馬達在充氣時，袖帶內(nèi)部產(chǎn)生壓

33、力，數(shù)字壓力傳感器ASDX 001感應到該壓力值，經(jīng)過放大以及濾波電路后，由單片機89C51的第1腳讀入，并進行A/D轉(zhuǎn)換。單片機在程序的控制下，嚴格按照ASDX 001壓力傳感器的要求的工作時序進行讀寫控制，讀入信號后，對數(shù)字信號進運算，然后經(jīng)DM-162液晶顯示模塊進行顯示。</p><p>　　第二章 硬件電路的設計</p><p>　　§2.1 傳感器簡介以及電路設計&l

34、t;/p><p>　　§2.1.1 傳感器簡介[11] </p><p>　　ASDX 001屬于微型結構壓力傳感器ASDX DO系列。ASDX系列是Sensym 公司檢定合格的ICT 代表產(chǎn)品的一種增強型品種。也是工業(yè)水平領先的一種SDX系列傳感器增強型。ASDX 001 傳感器的外形尺寸要比SDX稍大，能提供高電平(4.0 V測量范圍)的輸出電壓，價格便宜。ASDX 001壓力傳

35、感器內(nèi)置專用集成電路（ASIC)經(jīng)全面CI校準并有溫度補償。ASDX 001壓力傳感器采用標準DIP封裝，可對傳感器偏置、靈敏度、溫度系數(shù)和非線性度進行數(shù)字校正。ASDX 001采用了IC兼容性協(xié)議，無需額外的元件或電子電路，就可容易地連接最常用的微控制器和微處理器。</p><p>　　所有ASDX DO壓力傳感器的精度在滿量程范圍內(nèi)為 。具有可用單一5 供電電壓土作的特性。傳感器的設計和制造均遵循ISO 90

36、01標準。此系列傳感器可用于非腐蝕性、非電離的工作流體，如空氣和干燥氣體。</p><p>　　傳感器的輸出是一個16進制格式的己校正的壓力值，其分辨率為12位。</p><p>　　該壓力傳感器可用于測量絕對壓、差力壓和表力壓。范圍從1PSI到100PSI，絕壓型傳感器有一個內(nèi)部真空參比值(基準值)，因此可直接輸出一個與絕對壓成比例的信號。差壓型裝置允許在傳感膜片的任一側(cè)施加壓力，可用于

37、壓力差的測量。</p><p>　　數(shù)字壓力傳感器ASDX 001的結構簡介。</p><p><b>　?。?）外部結構：</b></p><p>　　圖2-1 ASDX 001外部結構圖</p><p><b>　?。?）內(nèi)部結構</b></p><p>　　ASDX

38、001的內(nèi)部結構主要包括4部分，如圖2-2所示。</p><p>　　多路分配器；②模/數(shù)轉(zhuǎn)換器；③微控控制；④模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　圖2-2 ASDX 00內(nèi)部結構圖</p><p>　　§2.1.2 傳感器電路設計</p><p>　　ASDX 001的外圍引腳共有8個，其中5個為空腳。工作電壓為正5負。由腳引入正

39、5負電壓，為數(shù)據(jù)輸出腳，將所測量得到的數(shù)字電壓信號傳送到單片機的P1.0腳，ASDX 001的地腳為GND腳，接地。</p><p>　　因此，這個電路連接十分簡單，只需要將傳感器的輸出腳Vout連接到AT89C51單片機的1腳上即可，如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 ASDX 001與單片機的連接電路原理圖</p><p>　　§2.2

40、AT89C51單片機的簡介及其電路設計</p><p>　　§2.2.1 AT89C51簡介</p><p>　　AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓 ，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM )，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指

41、令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲單元，功能強大的AT89C51單片機能應用許多高性價比的場合，可靈活應用于各種控制領域。</p><p>　　AT89C51的封裝如圖2-4所示。</p><p>　　圖2-4 AT89C51封裝圖</p><p>　　§2.2.2 主要性能參數(shù)</p><p>　?。?）

42、主要特性：[8][11] </p><p>　　·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器；壽命：1000寫/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時間：10年</p><p>　　·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz</p><p>　　·三級程序存儲器鎖定</p><p>　　·128*8位內(nèi)部RAM</p><p>

43、　　·32可編程I/O線</p><p>　　·兩個16位定時器/計數(shù)器</p><p><b>　　·5個中斷源</b></p><p><b>　　·可編程串行通道</b></p><p>　　·低功耗的閑置和掉電模式</p>&l

44、t;p>　　·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路</p><p><b>　?。?）管腳說明：</b></p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口

45、，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口

46、被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器

47、進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電

48、流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示。</p><p>　　口管腳 （備選功能）</p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）<

49、/p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.4 T0（記時器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（記時器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）</p><p>　　P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）</p><p&

50、gt;　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。</p><p>　　ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此

51、它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問

52、外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN信號將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時， /EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振

53、蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b>　　（3）振蕩器特性：</b></p><p>　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內(nèi)部

54、時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p><b>　　（4）芯片擦除</b></p><p>　　整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被

55、執(zhí)行。</p><p>　　此外，AT89C51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。 </p><p>　　§2.3 單片機電路設計</p><p&g

56、t;　　§2.3.1 AT89C51的復位電路：</p><p>　　同時在第9腳引出一個22uF的電容和一個2K的電阻接+5V的電源組成一個復位電路，如圖2-5所示。</p><p>　　圖2-5 AT89C51復位電路原理圖</p><p>　　§2.3.2 AT89C51的時鐘電路：</p><p>　　AT89C

57、51的+5V電源由39腳引入，第19腳接地，第17腳和第18腳間由12MHz的晶振及兩個20pF的無極性電路組成一個時鐘振蕩電路，如圖2-6所示。</p><p>　　圖2-6 AT89C51時鐘電路原理圖</p><p>　　§2.3.3 AT89C51與液晶顯示模塊的電路連接</p><p>　　液晶顯示模塊所要的數(shù)字信號從AT89C51的P0.0-

58、P0.7口引出，分別對應的接DM-162的D0-D7端口，完成數(shù)據(jù)傳輸，液晶顯示模塊的控制引腳RS、PR、E分別接到89C51的P3.5、P3.6、P3.7口，以實現(xiàn)微處理器對液晶顯示模塊的控制，如圖2-7所示。</p><p>　　圖2-7 AT89C51與顯示模塊電路接線原理圖</p><p>　　§2.4 液晶顯示模塊簡介及電路設計</p><p>

59、;　　§2.4.1 液晶顯示模塊DM-1602簡介</p><p>　　液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在袖珍式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用。</p><p>　　這里介紹的字符型液晶模塊是一種用5x7點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個字、2行16個字、2行20個字等等，實物圖片如圖2-8所示。</

60、p><p>　　圖2-8 DM-162實物圖</p><p>　　1602采用標準的14腳接口，其中：</p><p>　　第1腳：VSS為地電源</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源</p><p>　　第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影

61、”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。</p><p>　　第4 腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。</p>

62、<p>　　第 6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第 7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p>　　第15～16腳：空腳</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，如表2-1所示，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小

63、寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是 01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，就能看到字母“A”。</p><p>　　表2-1 CGRM和CGRAM中字符代碼與字符圖形對應關系</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表2-2所示。</p><p

64、>　　表2-2 1062 內(nèi)部控制指令</p><p>　　§2.4.2 液晶顯示模塊DM-1602電路設計</p><p>　　VSS為地電源，VDD接5V正電源，V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。PS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存

65、器。RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當PS和PR共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當PS為低電平PR為高電平時可以讀忙信號，當PS為高電平PR為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令，如圖2-11所示。</p><p>　　圖2-11 液晶顯示模塊電路</p><p>　　§2.5 其他電路設計<

66、;/p><p>　　§2.5.1 電源電路</p><p>　　電源由AAA電池兩顆提供。電源透過L1、D1、U3形成PFM升壓電路，R33與C9做為升壓后電壓濾波作用。實測中，加上R33可降低50%之電源離訊。Q4為VCC電源控制電晶體。R13與R14分壓值做為電壓偵測位準。</p><p>　　具體工作方式：當3V電壓從L1流過給升壓IC后，經(jīng)升壓從第3腳

67、輸出為5V，Q4為開關管，在關機狀態(tài)下，Q4不導通，C9，C11為濾波電容。當POWER鍵按下時Q4導通，輸出一個5V的電壓給Vcc，供電給其他設備。如圖2-12所示。</p><p>　　圖2-12 電源電路原理圖</p><p>　　§2.5.2 線性閥PWM控制電路</p><p>　　泄氣速率以PWM（Pulse Width Modulatio

68、n 脈寬調(diào)變）方式控制，MCU將依據(jù)壓力值之泄氣變化調(diào)整泄氣速率在規(guī)格范圍內(nèi)。C11與C12做為 穩(wěn)定電源與濾波作用，減少PWM控制避免電源變動造成電壓不穩(wěn)。[12]</p><p>　　具體工作方式：當充氣到200KPA時，開始漏氣，由IC發(fā)出一個信號給第3腳，經(jīng)R12流過到Q2，使Q2導通，輸出一個2.7V的電壓給V1，使V1開始工作，D2保護Q2和V1的正常工作而設計，如圖2-13所示。</p>

69、<p>　　圖2-13 線性閥 PWM控制電路</p><p>　　§2.5.3 充氣PUMP控制電路</p><p>　　PUMP control訊號控制PUMP動作，R27為限流電阻。</p><p>　　具體工作方式：由IC的4腳輸出一個低電平約（0.6V）信號給R27，經(jīng)Q1導通，VBT為Q1提供3V的電壓，Q1導通輸出一個3.2V的

70、電壓經(jīng)PUMP，使PUMP導通。D3為保護二極管，使PUMP能穩(wěn)定工作。[12]如圖2-14所示。</p><p>　　圖2-14 充氣PUMP控制電路原理圖</p><p>　　§2.5.4 按鍵電路</p><p>　　開關連接單片機的27腳，構成整個系統(tǒng)的開關電源。按下POWER鍵，則系統(tǒng)導通，開始工作。如圖2-15所示。</p>&

71、lt;p>　　圖2-15 按鍵電路原理圖</p><p>　　第三章 軟件系統(tǒng)流程以及程序的設計</p><p>　　§3.1 單片機主程序流程圖</p><p>　　主程序流程如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1主程序流程圖</p><p>　　主程序依此調(diào)用5個模塊：處理模塊、測量模塊

72、、信號處理模塊顯示模塊、顯示模塊、電源處理模塊。</p><p><b>　　§3.2 處理模塊</b></p><p>　　判斷鍵盤的當前狀態(tài)（是否開/關電源），執(zhí)行相應的操作。處理模塊流程圖如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 處理模塊流程圖</p><p><b>　　§3.

73、3測量模塊</b></p><p>　　測量信號為二路，壓力傳感器的信號經(jīng)放大送AD1，作為靜態(tài)直流血壓信號；隔直后經(jīng)再次放大送AD2，作為脈搏波信號。由于傳感器的AD為10位，因此最高精度可達1/1024。采樣后的信號經(jīng)信號處理模塊的處理，最終計算得到收縮壓、舒張壓。</p><p>　　§3.4 信號處理模塊</p><p>　　主要功能是

74、脈搏波的判斷和檢測，主要分為兩步：第一步，對A/D采樣的脈搏波信號進行低通濾波處理，排除因外界干擾造成的信號讀數(shù)的誤差；第二步，采用相關運算，最大程度的排除因手臂的運動造成的誤差。在這基礎上，分析信號，得到波形的峰值（供判斷收縮壓，舒張壓和平均壓），得到每個脈搏波的時間。信號處理模塊流程圖如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 信號處理模塊流程圖</p><p><b>

75、;　　§3.5 顯示模塊</b></p><p>　　主要顯示3種信息：測量過程顯示當前壓力值、漏氣速率；測量結束后分別以mmHgH和Kpa方式滾動顯示收縮壓、舒張壓及心率；校準狀態(tài)下顯示當前壓力值、漏氣速率。</p><p><b>　　串行通信模塊</b></p><p>　　采用PC機主叫的中斷方式，一旦接到PC機發(fā)

76、來的命令，對血壓進行初始值的設定，主要包括起始加壓值，每次的壓力遞增值和最高壓力限制。</p><p>　　LCD顯示子程序流程LCD1602。顯示模塊流程圖如圖3-4所示。 </p><p>　　圖3-4 顯示模塊流程圖</p><p>　　§3.6 電源處理模塊</p><p>　　用于穩(wěn)壓模塊的控制，按開/關鍵，穩(wěn)壓模塊的

77、控制端為高電平，穩(wěn)壓模塊處于正常輸出狀態(tài)。此時，血壓計處于“開”狀態(tài)；再次按開/關鍵，置PAO低電平，關閉穩(wěn)壓模塊的輸出，處于斷電的“關”狀態(tài)。</p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　目前市場上的大部分動態(tài)血壓記錄儀，存在很多缺點，如：只記錄每次測量的結果，醫(yī)生面對的是一批真?zhèn)坞y辯的數(shù)字；需要大量的連線才能把現(xiàn)場傳感器的信號送到采集卡上，布

78、線施工麻煩，成本也高；其二，線路上傳送的是模擬信號，易受干擾和損耗。為了克服這些缺點，一種基于數(shù)字化技術的系統(tǒng)應運而生。</p><p>　　本課題研究最終旨在設計出全信息的動態(tài)血壓記錄儀，使每次測量結果完全透明，實時分析結合回顧分析，使醫(yī)生可以對照原始波形判斷數(shù)據(jù)的真?zhèn)?，有效甄別出干擾和偽差引起的誤檢測，恢復真實血壓，保證血壓報告的有效性和可靠性；設計的集成式A/D傳感器大大降低了因為線路復雜而造成的信號干擾；

79、并且使信號傳輸更為快速準確性也大大提高，降低了產(chǎn)品成本。</p><p>　　但同時由于作者能力有限設計方面也有缺陷，如由于成本限制，采用的芯片并不是最新版本，系統(tǒng)計算速度上不如同類產(chǎn)品；能源消耗量還沒有完全優(yōu)化。望讀者給予建議或意見。</p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 閻石.數(shù)字電子技術基礎[M].

80、第4版.高等教育出版社.1989</p><p>　　[2] 汪吉鵬.微機接口原理與技術[M].高等教育出版社.1997</p><p>　　[3] 阮德生.自動測試技術與計算機儀器系統(tǒng)設計[M].西安電子科技大學出版.1997</p><p>　　[4] 邱關源、羅先覺.電路[M].高等教育出版社.2000</p><p>　　[5] 孟立

81、凡、藍金輝.傳感器原理與應用[M].電子工業(yè)出版社.2001</p><p>　　[6]王曉明.電動機的單片機控制[M].第2版.北京航空航天大學出版社.2001</p><p>　　[7] 王武江 陳樹凱.常用集成電路速查手冊[M].冶金工業(yè)出版社.2004</p><p>　　[8] 崔桂華 萬兆強 金少華.高血壓的自我療法[M].中國中醫(yī)藥

82、出版社.2005</p><p>　　[9] 來清民.傳感器與單片機接口及實例[M].北京航空航天大學出版社.2005</p><p>　　[10] 宋家友 張友漢.新編電子線路設計實用手冊[M].福建科學技術出版社2007</p><p>　　[11] 包旭鶴.便攜式電子血壓計設計.現(xiàn)代電子技術[J].2007年第8期總第247期 7-11頁</p>

83、<p>　　[12] 張毅剛 彭喜元.單片機原理與應用設計[M].電子工業(yè)出版社.2008</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過本次畢業(yè)設計，使我能夠把所學的理論知識和實際應用得以結合，總結出了很多實踐設計中的技術經(jīng)驗。同時接觸到電子產(chǎn)品的一些新技術，了解到電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。在設計期間，通過王書滿老師的悉心指導，使我在設

84、計思路上更加明了。在剛開始我使用PIC單片機進行設計，但由于所學的單片機是89C51，在匯編語言上面遇到了很大障礙，最后放棄了利用PIC單片機的設計，轉(zhuǎn)向用51單片機進行設計，特別感謝王老師對我在編程方面的指導，使我對單片機編程思路有了更加清晰的認識。本次設計同時參考了王老師刊登在現(xiàn)代電子技術雜志的基于PIC單片機血壓計設計思路。也讓我對電路的硬件方面有了全面的設計能力的和動手能力，在軟件方面也有了很大的提高，了解到要編好一個程序首先要

85、有豐富程序積累并多去動手做實驗、調(diào)試。</p><p>　　在設計同時我也認識到自己在技術方面的種種不足，以及在設計思路上面的欠缺，我會在以后的學習生活中注意提高自己的種種不足，同時非常感謝學校老師們的諄諄教誨，在離開大學，走進工作崗位之際，我會記住老師們的教導，將自己所學的知識貢獻社會。</p><p><b>　　附錄</b></p><p&g

86、t;　　附錄A 子程序流程圖</p><p>　　(1) 讀狀態(tài)命令子程序流RDcommand：</p><p>　　(2) 讀數(shù)據(jù)子程序ASDX001:</p><p>　?。?）復位子程序REST:</p><p>　　(5) 寫命令子程序流程圖GETWD:</p><p>　　附錄B 部分參考程序<

87、/p><p>　　DAT EQU P1.0</p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p>　　LJMP START</p><p><b>　　ORG 0030H</b></p><p>　　START: LCALL ASDX 001 ；

88、調(diào)用讀數(shù)據(jù)子程序ASDX001</p><p>　　LCALL LCD1602 ；調(diào)用LCD顯示子程序LCD1602</p><p>　　SJMP START</p><p>　　RD18B20:LCALL INIT</p><p>　　LCALL GETWD</p><p><b>　　RET

89、</b></p><p>　　*************ASDX001初始化子程序*******</p><p>　　INIT: CLR EA ；關閉總中斷</p><p>　　INI10: SETB DAT ；主機釋放總線，P1.0改為輸入</p><p>　　MOV

90、 R2，＃200</p><p>　　INI11: CLR DAT</p><p>　　DJNZ R2，INI11 ；主機發(fā)復位脈沖持續(xù)3μs×200=600μs</p><p>　　SETB DAT ；主機釋放總線，口線P1.0改為輸入</p><p>　　MOV R2，＃30</p>

91、<p>　　IN12: DJNZ R2，INI12 ；ASDX 001等待2μs×30=60μs</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　ORL C,DAT ；ASDX 001數(shù)據(jù)線變低（存在脈沖）嗎？</p><p>　　JC INI10

92、 ；ASDX 001未準備好，重新初始化</p><p>　　MOV R6,＃80</p><p>　　INI13: ORL C,DAT</p><p>　　JC INI14 ；ASDX 001數(shù)據(jù)線變高，初始化成功</p><p>　　DJNZ R6,INI13 ；數(shù)據(jù)線低電平可持續(xù)3μ

93、s×80=240μs</p><p>　　SJMP INI10 ；初始化失敗，重來</p><p>　　***********讀取A/D轉(zhuǎn)換信號子程序******</p><p>　　INI14: MOV R2,＃240</p><p>　　IN15: DJNZ R2,INI15 ；AS

94、DX 001應答最少2μs×240=480μs</p><p>　　RET </p><p>　　WRITE: CLR EA</p><p>　　MOV R3,＃8 ；循環(huán)8次，寫一個字節(jié)</p><p>　　WR11: SETB DAT</p>

95、<p><b>　　MOV R4,＃8</b></p><p>　　RRC A ；寫入位從A中移到CY</p><p><b>　　CLR DAT</b></p><p>　　WR12: DJNZ R4,WR12 ；等待16μs&

96、lt;/p><p>　　MOV DAT, C ；命令字按位依次送給ASDX 001</p><p>　　MOV R4,＃20</p><p>　　WR13: DJNZ R4,WR13 ；保證寫過程持續(xù)60μs</p><p>　　DJNZ R3,WR11

97、 ；未送完一個字節(jié)繼續(xù)</p><p><b>　　SETB DAT</b></p><p>　　RET ； </p><p>　　READ: CLR EA</p><p>　　MOVR6,＃8 ；循環(huán)8次，讀一個字節(jié)</p>

98、<p>　　RD11: CLR DAT</p><p>　　MOV R4,＃4</p><p>　　NOP ；低電平持續(xù)2μs</p><p>　　SETB DAT ；口線設為輸入</p><p>　　RD12: DJNZ R4,RD1

99、2 ；等待8μs</p><p>　　MOV C,DAT ；主機按位依次讀入ASDX 001的數(shù)據(jù)</p><p>　　RRC A ；讀取的數(shù)據(jù)移入A</p><p>　　MOV R5,＃30</p><p>　　RD13: DJNZ R5,RD13

100、 ；保證讀過程持續(xù)60μs</p><p>　　DJNZ R6,RD11 ；讀完一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，存入A中</p><p><b>　　SETB DAT</b></p><p><b>　　RET </b></p><p><b>　　附錄C 元件清單</