河南城建学院本科毕业设计（论文）
系统的硬件部分设计分析
来自传感和整形输出电路的脉冲电平输入单片机 89S52 的INT 0 脚，单片机设 为负跳变中断触发模式，故每次脉冲下降沿到达时触发单片机产生中断并进行计 时，来一个脉冲脉搏次数就加一；定时器中断主要完成一分钟的定时功能。单片 机对一分钟内的脉冲次数进行累加，通过 P0、P2 口把测量过程和结果送到数码管 显示出来。
C1 33p C2 33p
X1 U1
19 XTAL1 18 11.0592MHz XTAL2 C3 1u 9 RST
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6
P0.7/AD7
39 38 37 36
35 34 33
32 21 P2.0 22 P2.1 23 P2.2
P2.0/A8
P2.1/A9 P2.2/A10
P2.3/A11 P2.4/A12 PSEN 29 30 24 25 R1 10k ALE 31 EA
P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 26 27 28
1 2 3 4 5 6 7 8 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 AT89C51
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD 10 11 12 13 14 15 16 17
U1(P3.2/INT0)
9 8 7 6 5 4 3 2 +5V
RP1
RESPACK-8
图 3.7 单片机处理电路
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系统的硬件部分设计分析
3.6 系统设计要考虑的问题
3.6.1 环境光对脉搏传感器测量的影响
在光电式脉搏传感器中，光敏器件接收到的光信号不仅包含脉搏信息的透射 光的信号，而且包含测量环境下的背景光信号，由于动脉波动引起的光强变化比 背景光的变化微弱得多，因此在测量过程当中要保持测量背景光的恒定，减少背 景光的干扰。
测量环境下的背景光包含环境光和在测量过程中引起的二次反射光。为了减 少环境光对脉搏信号测量的影响，同时考虑到传感器使用的方便性，采用密封的 指套式包装方式，整个外壳采用不透光的介质和颜色，尽量减小外界环境光的影 响，为了避免测量过程中的二次反射光的影响，在指套式传感器的内层表面涂上 一层吸光材料，这样能有效减少二次反射光的干扰。
加上指套式外壳后的脉搏传感器测量到的脉搏波形比较平滑。这是因为加指 套式的脉搏传感器中环境光在测量过程中基本不受外界环境光的影响，而且能够 有效减少二次反射光，使照射到手指上的光波长单一，所以得到的脉搏信号较为 稳定，没有明显的重叠杂波信号，能够很好的体现出脉搏波形的特征。
3.6.2 电磁干扰对脉搏传感器的影响
通过光电转换得到的包含脉搏信息的电信号一般比较微弱，容易受到外界电 磁信号的干扰，在传统的光电式脉搏传感器电路中，由于光敏器件和放大电路是 分离的，那么在信号的传递过程就很容易受到外界电磁干扰，通常在一级放大电 路采用电磁屏蔽的方式来消除电磁干扰。本系统采用了新型的光敏器件，在芯片 内部集成光敏器和一级放大电路，有效地抑制了外界电磁信号对原始脉搏信号的 干扰。
工频干扰是电路中最常见的干扰，脉搏信号变化缓慢，特别容易受到工频信 号的干扰，因此对工频信号干扰的抑制是保证脉搏信号测量精度的主要措施之一。 通常脉搏信号的频率范围在 0.3 30Hz 之间，小于工频 50Hz，因此通过低通滤波器 可以有效滤除工频干扰，这在信号调理电路中容易实现；同时可以在控制电路中 对光源进行脉冲调制，这样不但能够降低系统的功耗，而且能够在一定程度上减 小外界的电磁干扰，在脉搏信号数据采集后，可以通过数据处理法方法进一步滤 除工频信号的干扰。
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系统的硬件部分设计分析
3.6.3 测量过程中运动噪声的影响
测量过程中，通常情况下手指和光电式脉搏传感器可能产生相对的运动，这 样会使脉搏的测量产生误差，可以通过两个方面减少运动噪声误差：一是改善指 套式传感器的机械运动性，比如说使指套能够更紧的套在手指上，不易松动；二 是从脉搏处理的角度，通过算法来减少误差。对于本设计的传感器的设计来说， 采用的是第一个途径。
3.6.4 电源不稳定导致光源供电波动带来影响
在心率测试仪的仿真运行中，我们可以直接加入恒定电压电源，而不会带来 光源供电波动，但是在实际仪器运用中却没有完全恒定的电源，而我们通常提供 的直流电源也会因为各种原因二引起输出电压值在较小的范围内波动。因此在心 率信号的测量过程中, 由于光源的波动会对所测得心率值带来影响，所以本设计 转为光电传感器设计了恒流源电路，提供恒定的电流，电流值额定，不会随着传 感器负载的变化而变化,从而降低电源不稳定给测试结果带来的影响。
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系统的软件设计
4 系统的软件设计
4.1 设计思想
主程序包含两个部分，一部分为初始化段，另一部分为循环主体段。 在主程序循环体中，并不是直接执行程序，而是去调用一个个任务模块。每个任 务都是一个子函数，这些任务的调度机制为轮询机制。即：这些子函数功能的执 行与否取决于其条件标志是否满足。比如：当某个子函数被主程序调用时，会先 判断其执行条件是否成立（标志位是否有效），如果有效则执行实际功能语句，否 则不执行任何动作直接返回。
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系统的软件设计
4.1.1 主程序流程图
图4.1 主程序流程图
在软件设计中，一般采用模块化的程序设计方法，它具有明显的优点。把一 个多功能的复杂的程序划分为若干个简单的、功能单一的程序模块，有利于程序 的设计和调试，有利于程序的优化和分工，提高了程序的阅读性和可靠性，使程 序的结构层次一目了然。应用系统的程序由包含多个模块的主程序和各种子程序 组成。各程序模块都要完成一个明确的任务，实现某个具体的功能，在具体需要 时调用相应的模块即可。
系统主程序控制单片机系统按预定的操作方式运行,它是单片机系统程序的 框架。系统上电后,对系统进行初始化。初始化程序主要完成对单片机内专用寄存
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