基于51单片机的心率体温检测系统设计

一、摘要

随着日新月异科技发展，在心率体温测量方面，我们取得了迅速的发展，就近日而言，脉搏测量仪已经在多个领域大展身手，除了在医学领域有所建树，在人们的日常生活方面的应用也不断拓展，如检疫中心的额温枪都用到了技术先进的脉搏测量仪。在今年的疫情爆发的同时，我们可以积极应对，利用所学的知识，方便高效地检测出人体有无异常体温，在上学签到时，我们可以利用此来检测温度，预防集体性感染事件。为了在心率测量仪的精准性和便携性方面做出重大改变，我计划设计一种以51单片机为核心的心率体温测量仪。我们的心率体温检测系统以STC89C51单片机为核心，借用单片机系统的内部计时器计算时间。其大致的步骤为通过ST188光电传感器感应生成脉冲，心跳次数由单片机累计所得，其对应的时间根据定时器获取。本设计使用的时候可以展现脉搏心率次数以及时间长短，当其终止使用的时候可以展示总的脉搏心率次数以及时间长短。经过我的个人测试，系统成功运行，符合设计要求。通过软件与硬件方面的整体调试并进行实验，得出结论为在技术上可行，预期可以实现功能，准确、快速地完成测量任务。

二、设计思路

本设计控制器采用 STC89C51单片机，用于实现人体的心率体温测量系统检测。我们可以利用光电脉冲传感器收集人体脉冲和心率的数据。接收到的信号发送至STC89C51进行处理，得到的数据将会在液晶显示屏上显示，液晶显示屏上显示得到得的脉搏数和温度。若有异常，显示屏将会显示出具体的脉搏温度，得以提醒人们脉搏或提问异常。心率监测系统设计框图如图1.3所示：

图1.3 心率监测系统设计框图
日常的测试操作中，我们可以将手指位于传感器的位置。当心脏跳动收缩时，血管内液体的浓度和流量也会发生变化。当光照射手指组织时，血管中血氧饱和度的变化会导致接收管中接收到的光强度发生变化，这里就呈现出线性正比的联系，从而使光脉冲和心跳相等。当接收管波长变化时，红外接收管也随之变化，电流也随之波动。此时，红外接收器可以检测转换为脉冲信号的电压变化。信号在单片机端口经过滤波、放大、成形后发射。单片机在接收到外部中断信号后执行相应的命令[7]。CPU对输入的脉冲信号进行处理，将得到的数值进行输出，输出的心率数值将会在液晶上面显示。

三、主控系统方案设计

方案一：单片机作为主要的控制芯片，是集成电路的一种，可以单独完成现代产业所需要的控制功能。单片机外形很小，但是所具备的功能却是很大的，它将微处理器、储存器、输入/输出接口电路通过导线焊接到板子上，集成到同一片芯片。图1.1是采用单片机作为本设计的控制部分，该系统主要有单片机、传感器和显示器构成。
人体检测心率脉搏时，通过传感器采集输出脉冲信号，传递给单片机，单片机经过计算输出给显示电路进行显示。而在液晶显示屏上的，也就是我们得到的结果。通过得到的结果，来判断我们是否处于非正常状态。

图1.1 基于单片机的心率脉搏检测系统结构图
方案二：以TI公司生产的DSP芯片作为核心。SP即数字信号处理器，是一种研究用数字对信号进行分析、转换、滤波、检测、调制、解调和高速算法的元件[3]。该系统主要由光电脉搏传感器、脉搏信号调理电路和DSP实时检测及处理系统三部分组成[4]。如图1.2所示，当传感器采集到人体生理脉搏信号时，信号就会经调理电路传送到DSP系统中，实现心率脉搏的检测。

图1.2 基于DSP的心率脉搏检测系统结构图
总之，DSP的运行速度很高，但与之相对应的，是它负责的控制算法。相比而言单片机系统的控制方法相对简单，可靠性高，价格低，功耗低。虽然单片机与DSP相比功能相对简单，但完全可以满足设计要求。因此，综合个人实际以及现在市面上的元器件花费情况，我们选用单片机作为这次系统研究的主控芯片。

四、系统原理图

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