單片機脈搏測量?jì)x的制作原理

單片機脈搏測量?jì)x

本文介紹一種用單片機制作的脈搏測量?jì)x，只要把手指放在傳感器內，很快就可以精確測出每分鐘脈搏數，測量的結果用三位數字顯示出來(lái)。

一、電路工作原理

電路原理見(jiàn)附圖。電路由傳感器電路、信號放大和整形電路、單片機電路、數碼顯示電路等四部分組成。

傳感器由紅外線(xiàn)發(fā)射二極管和接收二極管組成，測量原理如下：將手指放在紅外線(xiàn)發(fā)射二極管和接收二極管之間，血管中血液的流量隨著(zhù)心臟的跳動(dòng)變化，由于手指放在光的傳遞路徑中，血管中血液飽和度的變化將引起光的傳遞強度變化，此變化和心跳的節拍相對應，因此紅外接收二極管的電流也跟著(zhù)心跳的節拍改變，使得紅外接收二極管輸出與心跳節拍相對應的脈沖信號。該脈沖信號經(jīng)F1~F3、R3~R5。C1、C2等組成的低通放大器放大，F4、R6、R7、C3組成的放大器進(jìn)一步放大后，送給由F5、F6、RP1、R8等組成的施密特觸發(fā)器整形后輸出，作為單片機的外部中斷信號。電路中的可變電阻RP1用來(lái)調整施密特觸發(fā)器的閾值電梗即調整電路的靈敏度?/DIV>

IC2、X1、R10、C5等組成單片機電路。單片機對由P3.2輸入的脈沖信號進(jìn)行計算處理后，送到數碼管顯示。發(fā)光二極管VD3作脈搏測量狀態(tài)顯示，脈搏每跳動(dòng)一次，VD3點(diǎn)亮一次。

三只數碼管VT1~VT3、R12-R21等組成數碼顯示電路。本機采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，使用共陽(yáng)數碼管，P3.3~P3.5口作三只數碼管的動(dòng)態(tài)掃描位驅動(dòng)碼輸出，通過(guò)三極管VT1-VT3驅動(dòng)數碼管。P1.0-P1.6口作數碼管段碼輸出。

二、軟件設計

程序用C語(yǔ)言編寫(xiě)，由主程序、外部中斷服務(wù)程序、定時(shí)器TO中斷服務(wù)程序、延時(shí)子程序等模塊組成。主程序主要完成程序的初始化。外部中斷0服務(wù)程序由測量、計算、讀數等部分組成。定時(shí)中斷服務(wù)程序由計時(shí)、動(dòng)態(tài)掃描顯示、無(wú)測試信號判斷等部分組成。程序中用變量n對時(shí)間計數，用變量m對脈搏脈沖信號個(gè)數計數。

從P3.2口輸入的與脈搏相對應的脈沖信號作為外部中斷0的請求中斷信號，外部中斷采用邊沿觸發(fā)的方式。由于脈沖信號的頻率很低，所以不適宜用計數的方法進(jìn)行測量，故而采用測脈沖周期的方法進(jìn)行測量，即用脈沖來(lái)控制計時(shí)信號，通過(guò)計時(shí)數計算出脈沖周期，再由脈沖周期計算出頻率，從P3.2口每輸入一次脈沖信號就能顯示一次脈搏數。

定時(shí)器TO的中斷時(shí)間為5ms，每中斷一次計時(shí)變量n加1，因此計時(shí)的基本單位為5ms，例如一個(gè)脈搏脈沖周期對應的n值為240，則對應的時(shí)間為1.2s，由此可得每分鐘脈搏數為50。如果n的值達到2000，即10秒鐘仍沒(méi)有發(fā)生外部中斷，則表示沒(méi)有脈搏脈沖信號輸入，于是n被清零，測量結果顯示也為0。

讀數采用三位數碼顯示。定時(shí)器TO每中斷一次顯示一個(gè)位，因此3次中斷就可以刷新一次數據，即15ms刷新一次數據。

三、安裝與調試

傳感器的制作是一個(gè)關(guān)鍵?？蓪⒓t外線(xiàn)發(fā)射二極管和接收二極管分別固定在一個(gè)塑料夾子的兩側，用時(shí)只需將夾子夾在手指上即可。制作時(shí)注意保證紅外線(xiàn)接收二極管在使用時(shí)不要受到外界光線(xiàn)的干擾。

調試的主要工作是通過(guò)對RP1的調節來(lái)調整電路的靈敏度，RP1的阻值越小靈敏度越高，反之靈敏度越低。調試時(shí)可通過(guò)VD3的發(fā)光狀態(tài)進(jìn)行觀(guān)察，如果脈搏跳動(dòng)時(shí)VD3不跟隨發(fā)光，則說(shuō)明靈敏度偏低，不易檢測到脈搏信號；如果在沒(méi)有脈搏跳動(dòng)時(shí)VD3偶爾也點(diǎn)亮發(fā)光，說(shuō)明靈敏度偏高，容易受到干擾。