发布时间 : 星期六 文章基于单片机的脉搏计设计更新完毕开始阅读
加之此类传感器购买起来相对方便，也很廉价，也就不再做进一步的选型和论证了。在光电传感器的选型方面，我查阅了很多资料，最终选择了光敏三极管ST188作为本设计的光电传感器使用。它的工作原理是：当光照射到PN结上时，被吸收的光能会转换成电能，。当在此三极管上接入方向电压，内部的电流就会随着光照增大而增大[4]。 3.2 概述
经过不断的选型以及对其进行相应的论证，初步选择STC89C52作为单片机、LCD1602作为显示屏、12M晶振作为时钟标准模块、LM358作为运放模块、ST188作为传感器模块。在使用时：只需把手指指腹放在光电传感器ST188上面，在人体脉搏跳动过程中，由于血液的透光性不同，这就会导致接收器接收到的信号强弱不同。再将接受到的信号通过整形电路和放大电路对信号进行处理后，传回单片机的IO口，然后单片机通过运算和换算得到此人在规定时间内的脉搏跳动次数，最终将结果显示在LCD1602显示屏上。
4 系统的硬件电路设计
4.1 设计原理
经过上文的论证选型处理已经对元器件的选择，本设计的初步工作原理为：利用USB给整个系统供电；主控模块单片机，对整个系统进行对应的控制；ST188对脉搏进行检测；LM358对检测得到的信号进行放大的整形，之后传入单片机；LCD1602液晶显示屏用来显示最终的测量结果；晶振模块给单片机提供了标准的始终，以便它协调的控制各个模块的工作；复位电路提供复位功能，以便在使用时不需要开断电源；二极管通过自身的亮灭以便使用者更好的观测脉搏的跳动。下面分别对主要模块进行设计说明。 4.2 单片机主控模块
单片机模块在本设计中作为核心主控模块出现，在系统中，它起统筹作用，结合各个模块最终实现脉搏的测量和显示工作。在本设计中，综合使用条件和价格，我选用了STC89C52作为主控单片机使用。
随着HOMS技术的飞速发展，Intel公司在48系列单片机的基础上，设计推出了51系列单片机。后来随着核心设计被出售，市面上逐渐出现各种以51为内核而且兼容51指令的单片机。
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本设计中用到的STC89C52是STC公司的一款单片机产品，该单片机有功耗低的特点；在微控制器方面，它具有高性能的CMOS8微控制器；还配备了8k在系统可编程的flash存储器。 4.2.1 单片机引脚和结构
STC89C52一共有40个引脚，其中包括：4个8位并行共32位的I/O口线；五个中断源，其中包括四个外部中断，一个7向量4级中断结构（可兼容51的传统5向量级2级中断结构）；全双工异步串行口；16位定时器2个等等。具体的引脚图如图4-1所示，基本的组成框图如图4-2所示。
图4-1 STC89C52引脚图
图4-2 STC89C52基本组成框图
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该单片机的每个引脚功能如下： 1．时钟电路引脚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[7]。
2．控制信号引脚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。
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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[8]。
3．输入/输出端口P0/P1/P2/P3：
P0口(P0.0～P0.7，39~32 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(P1.0～P1.7，1~8 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。
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