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一种便携式单片机控制液晶显示型心率计设计

作者:时间:2015-03-12来源:网络收藏

  经前面处理得到的信号为叠加有噪声的脉冲正弦波,接下来必须对这个信号经过整形。先是通过比较器IC1b将正弦波转换成方波。利用R8可以实现将比较器的阈值调定在正弦波的幅值范围之内的目的。接下来,从IC1b的7引脚输出的方波信号经C5、R10构成的微分电路,进行微分处理后将成为正负相间的尖脉冲。为了稳定脉冲的输出,电路设计时是将此脉冲输入到单稳多谐振荡器IC1c的反相输入端,并利用IC1c的输出来作为后极工作的实际使用脉冲。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/270923.htm

  IC1c在工作时,凡有输入信号时,它会在输入信号后沿到来时输出高电平,从而使C6通过R11充电。大约持续20ms之后,IC1c同相输入端的电位会因C3充电电流减小而降低,当此电位低于反相输入端的电位时(尖脉冲已过去很久), IC1c就将改变状态并再次输出低电平。这20ms的脉冲时间是与脉搏同步的,这种脉冲在电路工作时是与红色发光二极管D3的闪烁情况相对应的。

  经过IC1c之后的脉冲就是后面单片机控制电路所需的实际脉冲,通过R12送到单片机P3.3引脚后,就可实现后面的计数和显示了。

  IC1a、IC1b、IC1c工作所需的4.5V电源电压,在电路中是通过R14、R15对9V分压并经IC1d缓冲而得到的。这样的设置,就使得即使电池电压降低到6V,本电路也能实现正常工作。

  单片机控制电路

  单片机控制电路如图3所示。本部分电路主要由单片机、SMC1602A液晶显示芯片、12MHz的晶振电路以及复位电路等几个部分组成。电路主要完成对于前面采集处理得到的脉冲进行计数和显示的任务。

  

 

  图3

  经采集处理后得到的脉冲信号,通过P3.3引脚被输入到单片机中。单片机被设为负跳变中断触发模式。因此,每次脉冲下降沿到达时,单片机就将被触发并产生中断进行计时;而当下一次脉冲的下降沿到达时,单片机就对两次脉冲间的时间间隔进行运算,运算的结果就是心率。这个结果值,将通过P1口送至SMC1602A液晶显示芯片的数据端口,从而被显示出来。

  在显示心率值之后,单片机将对此心率值与80~120的人体正常脉搏范围进行比较。若此值X为80≤X≤120,液晶显示芯片中会显示“Very Good!”,以表示被测者心率正常;若此值不在80~120范围之内,即X<80或者X>120,那么,液晶显示芯片中会显示“A Little Bad!”,以便表示被测者心率出现不正常。

  另外,为了提示用户及时观察心率值的显示,电路中还设置了一个提示音的装置。即每次脉冲到来时,单片机P3.7引脚所连接的蜂鸣器SP均会发出提示音,这样,当用户第二次听到这个提示音时,就表明1分钟的脉搏计数显示已经完成。如此一来,结合前面心率采集处理电路中对于每次脉搏给予的点亮闪烁装置,本心率计在使用时就可以通过声光相结合的形式形象地把脉搏的快慢显示出来。

  此外,本心率计设计的有效测量显示范围为50次/分~199次/分。为避免可能出现的干扰的影响,单片机对两个脉冲之间的时间间距进行检测,若发现有干扰,即次数值不在设置的有效测量显示范围之内时,则忽略该干扰而不显示。这样就更加降低了心率计在实际使用时出现误差的可能性。

  元器件选取

  电路中单片机选用单片机。液晶显示器芯片则选用SMC1602A,电路中用到的运算放大器IC1为常用的四运放LM324,它的四路分别分配给了IC1a、IC1b、IC1c和IC1d。本心率计的电源为7~9V直流电源,可以通过电池供电,也可通过交直流转换后来获取,正常工作时的工作电流为100mA。设计中使用的提示音装置为普通蜂鸣器,也可用8Ω微型喇叭来代替。另外,单片机采用的是12MHz的晶振,若用其它频率晶振,在软件设计中就需进行相应修改。

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