第一篇：基于STC89C52電子血壓計(jì)設(shè)計(jì)

基于STC89C52的電子血壓計(jì)設(shè)計(jì) 摘要 本文論述了主要由STC89C52單片機(jī)，MPS40-GSF傳感器及LCD1602顯示電路等構(gòu)成的基于STC89C52的電子血壓計(jì)的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用5V電源供電，按下開始測(cè)量開關(guān)后，單片機(jī)控制鼓風(fēng)電機(jī)充氣袋進(jìn)行，電磁閥門進(jìn)行放氣，并在從充氣到放氣過程之中，由可充氣式綁帶中的壓力傳感器作為測(cè)量血壓的工具，完成高壓和低壓以及脈搏周期跳動(dòng)的測(cè)量。隨后按照程序進(jìn)行計(jì)算，并由MPS40-GSF血壓傳感器測(cè)得血液壓力和動(dòng)脈的搏動(dòng)信號(hào)，并進(jìn)行一系列處理與計(jì)算，將經(jīng)過處理的信號(hào)輸入STC89C52中進(jìn)行控制，并最終在1602液晶顯示器上加以顯示。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；

傳感器；

液晶顯示器；

血壓計(jì) 目錄 第1章緒論 1 1.1選題意義 1 1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀分析 1 1.3本文的研究內(nèi)容與文章結(jié)構(gòu) 1 第2章電子血壓計(jì)的測(cè)量原理及設(shè)計(jì)方案的確定 2 2.1電子血壓計(jì)的測(cè)量原理 2 2.1.1血壓的形成及血壓測(cè)量的工作原理 2 2.1.2電子血壓計(jì)的工作原理 2 2.2控制方式的選擇 2 2.2.1控制芯片的選擇 2 2.2.2傳感器的選擇 2 2.2.3顯示器的選擇 3 第3章硬件電路的設(shè)計(jì) 4 3.1系統(tǒng)的功能分析及其體系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 3.1.1系統(tǒng)的功能分析 4 3.1.2系統(tǒng)總結(jié)構(gòu) 4 3.2模塊電路的設(shè)計(jì) 4 3.2.1MPS40-GSF傳感器 4 3.2.2STC89C52單片機(jī)的簡介及電路設(shè)計(jì) 6 3.2.3液晶顯示電路的設(shè)計(jì) 7 3.2.4電源電路 8 3.2.5泄氣電磁閥門的控制電路 9 3.2.6充氣泵控制電路 9 3.2.7按鍵電路 10 3.2.8峰鳴器報(bào)警電路 10 3.2.9LED信號(hào)指示燈電路 11 第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 12 4.1編程語言的選擇 12 4.2系統(tǒng)工作主流程圖 12 4.3血壓檢測(cè)流程圖 13 第5章系統(tǒng)的焊接與調(diào)試 15 5.1硬件電路焊接 15 5.2系統(tǒng)調(diào)試 15 5.2.1系統(tǒng)程序調(diào)試 15 5.2.2硬件測(cè)試 16 總結(jié) 1 致謝 2 參考文獻(xiàn) 3 第1章緒論 1.1選題意義 當(dāng)前世界的發(fā)展不斷加快，經(jīng)濟(jì)的增長率更是逐年提升，人們?nèi)粘Ｉ畹钠骄接忻黠@的提升，導(dǎo)致生活的方式和習(xí)慣也發(fā)生了改變，由此引發(fā)了一系列問題，給人們健康帶來了重大威脅。近年來，心血管方面的病癥尤為常見，其中高血壓由其發(fā)病的概率高，患病年齡廣，影響程度大等特點(diǎn)位居心血管方面疾病的前列，使患者飽受疾病的摧殘。血壓的高低在日常生活中又很難被人們所察覺到，所以導(dǎo)致其有極高的患病率而患者的得病知情率低，從而錯(cuò)失了最好治療的機(jī)會(huì)，導(dǎo)致病變進(jìn)一步的加劇，更不用說預(yù)防了。因此，設(shè)計(jì)一款可以方便，快捷且準(zhǔn)確的測(cè)量血壓的裝置對(duì)人們至關(guān)重要，其使人們可以隨時(shí)的測(cè)量和監(jiān)測(cè)自身血壓，為高血壓的預(yù)防和治療提供了重要參考數(shù)據(jù)，為人們的身體健康帶來保障[1]。

1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀分析 當(dāng)前電子血壓計(jì)主要使用示波法原理生產(chǎn)制造，而此類血壓計(jì)又分為臂式和腕式[3]。由示波法原理生產(chǎn)制造的血壓計(jì)的發(fā)展大體經(jīng)歷了三代[4]：

第一代電子血壓計(jì)，由于受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)，構(gòu)成模塊簡單，其包括加壓氣泵，壓力傳感器和兩個(gè)不同的排氣閥門，特意使用兩個(gè)排氣閥門，目的在于加快其放氣的速度，使排放氣的時(shí)間減少，并在放氣時(shí)測(cè)量血壓。其測(cè)量特點(diǎn)為加壓和放氣的速度快。

第二代電子式血壓計(jì)是在上一代的基礎(chǔ)上做了升級(jí)與更新，其主要的變動(dòng)為去除了機(jī)械放氣閥門，由電磁排氣閥門來代替，使其能夠真正的定速排氣且可以智能加壓，大大提高了測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性。

第三代電子血壓計(jì)是在前二代的基礎(chǔ)上的進(jìn)一步的升級(jí)與優(yōu)化，運(yùn)用了與前兩代截然不同的測(cè)量方法，即在加壓的進(jìn)程中完成對(duì)血壓的測(cè)量。其測(cè)量的主要特點(diǎn)為可以快速放氣，并對(duì)加壓的速度可以進(jìn)行控制，在此過程中完成血壓的測(cè)量。

目前由于第一代電子血壓計(jì)測(cè)量誤差大且控制比較粗糙已在被淘汰的邊緣，第三代電子血壓計(jì)采用MWI技術(shù)，技術(shù)的難度較大，掌握此項(xiàng)技術(shù)的公司少，所以目前國內(nèi)外主流的都為第二代電子血壓計(jì)。

1.3本文的研究內(nèi)容與文章結(jié)構(gòu) 第一章主要介紹了血壓計(jì)的分類及發(fā)展?fàn)顩r；

第二章主要說明了血壓計(jì)的測(cè)量原理與設(shè)計(jì)方案的確定；

第三章主要介紹了硬件的電路設(shè)計(jì)與組成；

第四章主要介紹了軟件的設(shè)計(jì)；

第五章主要介紹系統(tǒng)的調(diào)試。

第2章電子血壓計(jì)的測(cè)量原理及設(shè)計(jì)方案的確定 2.1電子血壓計(jì)的測(cè)量原理 2.1.1血壓的形成及血壓測(cè)量的工作原理 血液壓力的形成是在足夠循環(huán)的血液量的基礎(chǔ)上，心臟在收縮的期間射血，血液就會(huì)對(duì)血管的側(cè)壁產(chǎn)生壓力（即為收縮壓）。具有彈性的動(dòng)脈，將壓力轉(zhuǎn)化為能量進(jìn)行儲(chǔ)存，在心臟舒張期間又釋放此能量，驅(qū)動(dòng)血液的流動(dòng)，從而維持了血液對(duì)血管側(cè)壁的壓力（即為舒張壓）[9]。由于人體上肢距心臟距離較近，所以測(cè)量后臂處的血壓可以近似為人體血壓。

電子式血壓計(jì)測(cè)量的數(shù)據(jù)即為收縮壓和舒張壓，簡稱為高壓和低壓[10]。測(cè)量是通過向可充氣式綁帶充氣，當(dāng)其上的壓力達(dá)到一定的壓力值后，在可充氣式綁帶緩慢排氣的過程中，當(dāng)血液開始流動(dòng)時(shí)，可充氣式綁帶上 的壓力與血壓值可視為等同。此時(shí)即為收縮壓，當(dāng)袖帶中的氣體放完沒有壓力時(shí)，此時(shí)測(cè)得血壓為舒張壓[11]。

一般運(yùn)用最大振幅法來確定收縮壓與舒張壓，即分別在動(dòng)脈搏動(dòng)的振動(dòng)幅度包絡(luò)線的上升和下降過程，若其振動(dòng)波的圖形的振幅和最大振幅值的比例小于等于Kd時(shí)，即分別對(duì)應(yīng)著高壓和低壓。

收縮壓表示公式為：（公式1-1）舒張壓表示公式為：（公式1-2）先測(cè)出振幅的最大值，振幅最大值的一半所對(duì)應(yīng)的值即近似收縮壓。振幅最大值的五分之四倍處所對(duì)應(yīng)的值即近似舒張壓。最后算出的值即為所測(cè)的血壓。

2.1.2電子血壓計(jì)的工作原理 本設(shè)計(jì)采用5V電源供電，按下開始測(cè)量開關(guān)后，單片機(jī)控制鼓風(fēng)電機(jī)充氣袋進(jìn)行，電磁閥門進(jìn)行放氣，并在從充氣到放氣過程之中，由可充氣式綁帶作為測(cè)量血壓的工具，完成高壓和低壓以及脈搏周期跳動(dòng)的測(cè)量，并由MPS40-GSF血壓傳感器測(cè)得血液壓力和動(dòng)脈的搏動(dòng)信號(hào)，并進(jìn)行一系列處理，將經(jīng)過處理的信號(hào)輸入STC89C52中進(jìn)行控制，并最終在1602液晶顯示器上加以顯示。

2.2控制方式的選擇 2.2.1控制芯片的選擇 方案一：MSP430單片機(jī)芯片，其內(nèi)部集成度極高，除了集成有最基本的CPU外，還集成有多種功能不同的模擬、數(shù)字電路，因此應(yīng)用范圍極廣。且因其性能穩(wěn)定優(yōu)越，安全度高，很適合用來作為血壓計(jì)的控制芯片。但由于此單片機(jī)的價(jià)格偏高，遂不予考慮。

方案二：Atmega16單片機(jī)芯片，其作為一款優(yōu)越的控制處理器，除了單片機(jī)通用的標(biāo)準(zhǔn)性能外，此單片機(jī)獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)為其運(yùn)行速度極快，最快為16M，且其肋部集成有A/D轉(zhuǎn)換模塊，不用再外接A/D轉(zhuǎn)換器就可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，檢測(cè)與控制。但最總還是因其價(jià)格高，遂不予考慮。

方案三：STC89C52單片機(jī)芯片，其性能雖沒有MSP430單片機(jī)芯片優(yōu)越，但因其損耗低，且有大量的接口可供使用，再加上其價(jià)格較低廉，綜合考慮后選定此單片機(jī)。

綜合比較，選擇方案三。

2.2.2傳感器的選擇 傳感器為可以將所測(cè)得的信息經(jīng)過處理后，最總以其合適的形式輸出的檢測(cè)裝置，所以其在現(xiàn)今運(yùn)用極廣。本設(shè)計(jì)所用的傳感器為物理類中的壓敏傳感器，用來采集血壓脈搏信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換，此類傳感器的型號(hào)眾多，基于各種因素，對(duì)以下幾種傳感器進(jìn)行比較與選擇。

方案一：OMRON電容式壓力傳感器CP10，其可測(cè)量介質(zhì)與測(cè)量溫度范圍都為根據(jù)人體特征進(jìn)行設(shè)定，因其設(shè)計(jì)的理念，此款傳感器為電子血壓計(jì)專用OMRON電容式傳感器，但因其成本問題，遂決定淘汰。

方案二：MPS40-GSF壓力傳感器為固態(tài)，運(yùn)用MEMS技術(shù)，可靠性高價(jià)格低廉，且可測(cè)量的介質(zhì)受限程度小，適合使用的溫度范圍寬，比較適合用作血壓計(jì)的傳感器電路的設(shè)計(jì)。

方案三：電容式壓力傳感器SENSOR101，其除了具有電容式壓力傳感器的共有優(yōu)點(diǎn)外，且其信號(hào)不用進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理就可有較高的分辨率，但因其成本問題，遂放棄此款傳感器。

綜合比較，選擇方案二。

2.2.3顯示器的選擇 方案一：LED顯示器其為由多個(gè)發(fā)光的二極管構(gòu)成的顯示器，其雖然原理簡潔明了，電路容易連接，成本低，但由于其只能簡單的顯示數(shù)字，無法滿足電子血壓計(jì)顯示的需要，遂放棄此方案。

方案二：LCD液晶顯示器，其由多個(gè)液晶模塊構(gòu)成，可以對(duì)字母、符號(hào)和數(shù)值進(jìn)行顯示，比較符合電子血壓計(jì)對(duì)顯示的要求，遂采取此方案。

綜合比較，選擇方案二。

第3章硬件電路的設(shè)計(jì) 3.1系統(tǒng)的功能分析及其體系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1.1系統(tǒng)的功能分析 系統(tǒng)主要由STC89C52單片機(jī)，MPS40-GSF傳感器，LCD1602液晶顯示器及其它電路等構(gòu)成的，基于STC89C52的電子式血壓計(jì)的設(shè)計(jì)，通過傳感器獲取血壓信號(hào)，隨后對(duì)此信號(hào)經(jīng)過一系列處理，最后把經(jīng)過處理后合適的信號(hào)輸入STC89C52內(nèi)進(jìn)行控制與顯示。

為了實(shí)現(xiàn)此系統(tǒng)具有脈搏血壓的檢測(cè)功能，血壓的高壓和低壓判別功能，對(duì)信號(hào)處理和顯示功能。

1.當(dāng)佩戴好袖帶后，按下電源鍵接通電源，在按測(cè)量鍵，則充氣泵在單片機(jī)的控制下對(duì)袖帶進(jìn)行充氣加壓，隨后在排氣過程中降壓并完成血壓的測(cè)量。

2.在測(cè)量結(jié)束后，蜂鳴器會(huì)發(fā)出提示音，提示測(cè)量者測(cè)量已完成，此時(shí)液晶顯示器上顯示為SBP：XXXmmHg DBP：XXXmmHg Pulse：XXX，其顯示的數(shù)據(jù)依次對(duì)應(yīng)為高壓，低壓和脈搏的數(shù)據(jù)信息。

3.經(jīng)過多次的測(cè)量后，取數(shù)據(jù)的平均。

3.1.2系統(tǒng)總結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)的原理：當(dāng)測(cè)量開關(guān)按下，通過袖帶內(nèi)的壓力傳感器，將壓力轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)，隨后對(duì)信號(hào)經(jīng)過一系列處理，過濾掉干擾信號(hào)及模數(shù)轉(zhuǎn)換，并按照算法算出血壓和心率，最后經(jīng)過單片機(jī)的控制將結(jié)果輸送到顯示器上進(jìn)行顯示。本系統(tǒng)具體框圖如圖所示：

圖3-1基于STC89C52的電子血壓計(jì)設(shè)計(jì)的總結(jié)構(gòu) 3.2模塊電路的設(shè)計(jì) 3.2.1MPS40-GSF傳感器 一.簡介 本次設(shè)計(jì)采用的MPS40-GSF為一款低成本電子血壓計(jì)壓力傳感器，其被封裝成DIP-6直插型架構(gòu)，且其為通過 MEMS技術(shù)制造，高可靠性，價(jià)格低廉，測(cè)控介質(zhì)種類受限小，工作溫度范圍廣，有多種量程可供選擇。易用，易安裝于ONE設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域，在汽車，工業(yè)，病人監(jiān)測(cè)和診斷設(shè)備中被大量使用。

MPS40-GSF的主要特點(diǎn)：

（1）量程：40kpa（差壓）；

（2）輸出：mV信號(hào)；

（3）供電：5VDC或恒流1mA；

（4）線性精度：0.25%FS；

（5）低功耗。

二．內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖3-2 MPS40-GSF的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 由內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以看出MPS40-GSF內(nèi)有A/D轉(zhuǎn)換器，控制器，多路分配器構(gòu)成。

三.壓力傳感器電路的設(shè)計(jì) MPS40-GSF采用6引腳式外圍封裝，通過引腳將其安插在電路板上。其NC引腳不接入電路，1引腳GND接地。MPS40-GSF的正常工作的電壓為5V，所以3引腳VCC接+5V電壓并連入STC89C52D的VCC引腳，其2引腳VOUT為信號(hào)的輸出端口，與STC89C52的P1.0引腳相連，將信號(hào)送入單片機(jī)中。如圖所示：

圖3-3 MPS40-GSF與單片機(jī)的連接電路原理圖 3.2.2STC89C52單片機(jī)的簡介及電路設(shè)計(jì) 此STC89C52芯片為51系列單片機(jī)的升級(jí)，采用DIP40引腳封裝,與51單片機(jī)完全相同，但性能卻得到很大提升，C52單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)高度的靈活性和高效的能力。其通用功能與51單片機(jī)無差異，本文不再羅列。

一．STC89C52的優(yōu)點(diǎn)為：

其數(shù)據(jù)和程序的存儲(chǔ)空間與傳統(tǒng)51系列系列的單片機(jī)相比，有很大提升，分別擴(kuò)展到了8K字節(jié)與512字節(jié)。且其在帶電的狀態(tài)下，可以進(jìn)行程序的擦除與編程。只讀存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量擴(kuò)展為4K字節(jié)，串口還可以直接進(jìn)行下載Error!Reference source not found.。

二、STC89C52單片機(jī)引腳圖 芯片引腳圖如圖所示：

圖 3-4 STC89C52單片機(jī) 三、STC89C52單片機(jī)的最小系統(tǒng)：

單片機(jī)最小系統(tǒng)原理很簡單，其為用最少的構(gòu)成部分就能完成單片的正常工作，在此單片機(jī)其只由三個(gè)部分構(gòu)成，包括復(fù)位，時(shí)鐘和電源這些基本單路。在此基礎(chǔ)上，可擴(kuò)展其它的電路來完成系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。

（1）復(fù)位電路的作用是復(fù)位。在單片機(jī)接上電源以后，或電源出現(xiàn)較低的電壓時(shí)，將單片機(jī)的存儲(chǔ)器進(jìn)行復(fù)位操作，使其各項(xiàng)數(shù)據(jù)處于初始的狀態(tài)，即處于電源接通時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)程序的狀態(tài)，以消除由于某種原因的程序錯(cuò)亂。單片機(jī)的復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種形式，其有按鍵，電容和接地電阻構(gòu)成。本系統(tǒng)采用手動(dòng)復(fù)位電路，所以著重分析手動(dòng)復(fù)位。當(dāng)按下復(fù)位開關(guān)K時(shí)，電容C3就與接地電阻R10串聯(lián)進(jìn)行分壓。隨后，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高電平，手動(dòng)復(fù)位完成。其電路原理圖如圖所示：

圖3-5 手動(dòng)復(fù)位電路圖（2）STC89C52的時(shí)鐘電路分為內(nèi)部時(shí)鐘電路和外部時(shí)鐘電路兩種，由于其內(nèi)部時(shí)鐘性能已比較優(yōu)良，能滿足此次設(shè)計(jì)的需要，所以這里直接使用其內(nèi)部時(shí)鐘。其構(gòu)成為在單片機(jī)的內(nèi)部振蕩器的外部引腳間，將晶振與電容并聯(lián)接入，就創(chuàng)建完成了時(shí)鐘電路。其電路原理圖如圖所示：

圖3-6 時(shí)鐘電路圖 3.2.3液晶顯示電路的設(shè)計(jì) 一、LCD1602的特點(diǎn) 本次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用的是LCD1602，其為一款字符型的液晶顯示模塊，是專門用于顯示字母、數(shù)字元、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶顯示的模塊。分4位和8位數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞健Ｌ峁?X7點(diǎn)陣+游標(biāo)的顯示模式。提供顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)DDRAM、字符發(fā)生器CGROM和字符發(fā)生器CGRAM,可以使用CGRAM來存儲(chǔ)自己定義的限多8個(gè)5X8點(diǎn)陣的圖形字符的字模數(shù)據(jù)，且提供了豐富的指令。

二、LCD1602電路設(shè)計(jì) 1.將其GND引腳接地，VCC引腳接電源，V0引腳外接接地電阻，構(gòu)成其顯示電路。如圖所示：

圖3-8 液晶顯示電路原理圖 2.LCD1602與單片機(jī)的連接，LCD的2引腳接VCC電源，單片機(jī)的16引腳P3.6接LCD的5引腳RW，由單片機(jī)控制其寄存器的選擇。單片機(jī)的P0-P7引腳對(duì)應(yīng)接LCD1602的DB0-DB7引腳進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。單片機(jī)的15引腳P3.5接顯示器的4引腳RS,單片機(jī)的17引腳P3.7接顯示器的6引腳EN端，控制其顯示。如圖所示：

圖3-9 LCD1602與單片機(jī)連接電路圖 3.2.4電源電路 本系統(tǒng)其MPS40-GSF傳感器正常工作的電壓為3V~5V,STC89C52單片機(jī)正常工作的電壓為3.3V~5.5V，LCD1602液晶顯示器的正常工作的電壓為4.8V~5.2V，充氣氣泵和排氣閥門的正常工作的電壓均為5V。由以上各部分器件的工作電壓范圍，所以此系統(tǒng)選擇LM7805芯片作為5V電源的控制芯片。

本系統(tǒng)選擇LM7805電源電路模塊作為此系統(tǒng)的電源。核心LM7805為芯片。

一、模塊主要特點(diǎn)：

此系列三端穩(wěn)壓IC組成的穩(wěn)壓電源所需的外圍元器件少，電路內(nèi)部還有短路保護(hù)，過熱保護(hù)，調(diào)整管的保護(hù)電路。且其只有三引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。其輸出的電流為1A，輸出的電壓為5V。它的外型像是普通的三極管，TO-220的標(biāo)準(zhǔn)封裝，使用起來穩(wěn)定，方便。

二、穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì) 此電路由7805及電源，運(yùn)算放大器，電容，電阻，三極管等構(gòu)成。電容C6為其輸入端的濾波電容，電容C8和C9為其輸出端的濾波電容，二極管D2與電源相連，為負(fù)載電阻，其主要的功能為限制電路中電流大小的作用，防止電流太大，損壞元器件。當(dāng)開關(guān)S3按下，3V的電源電壓經(jīng)過運(yùn)算放大器放大為5V，使三極管Q4接通，接入7805的輸入端Vin。如圖所示：

圖3-12 7085電源電路電路圖 3.2.5泄氣電磁閥門的控制電路 放氣的速度以PWM方式的進(jìn)行控制，由單片機(jī)在規(guī)定的范圍類調(diào)整其放氣的速度。

工作的方式為：當(dāng)氣體壓力升高到一定壓力值時(shí)，開始放氣，由IC發(fā)出一個(gè)信號(hào)給P1.2腳，流過保護(hù)電阻R到Q3，導(dǎo)通三極管Q3，為L1提供工作電壓。D5與Q3串聯(lián)，其作用為與Q3分壓，防止Q3上電壓過高。D5與L1并聯(lián)，起到分流的作用。如圖所示：

圖3-14 泄氣電磁閥門的控制電路 3.2.6充氣泵控制電路 工作的方式為：由IC的P1.3腳輸出一個(gè)低電平信號(hào)，流經(jīng)保護(hù)電阻R13，VCC為Q2提供導(dǎo)通電壓，Q2導(dǎo)通輸出6V的電壓經(jīng)MG1，為MG1提高其工作電壓。二極管D4與MG1并聯(lián)，起到分流的作用，防止MG1上的電流太大。如圖所示：

圖3-15 充氣泵控制電路 3.2.7按鍵電路 本系統(tǒng)的電源開關(guān)K，其由按鍵K與STC89C52的P2.5引腳相連構(gòu)成，電路如圖所示：

圖3-16 按鍵電路 3.2.8峰鳴器報(bào)警電路 工作的方式為：由IC的P2.4腳輸出一個(gè)低電平信號(hào)，流過電阻R8，使三極管Q1接通，VCC為LS1提供工作的電壓。當(dāng)測(cè)量完成時(shí)，蜂鳴器LS1就會(huì)在MCU的控制下發(fā)出提示。如圖所示：

圖3-17 峰鳴器報(bào)警電路 3.2.9LED信號(hào)指示燈電路 LED 發(fā)光二極管其由VCC提供工作電壓，R3為保護(hù)電阻，接單片機(jī)的P2.3引腳。其特點(diǎn)是單向?qū)щ娦浴９δ苁瞧鹣拗齐娐分须娏鞯淖饔谩Ｒ坏╇娏魈驦ED燈就會(huì)被損壞。STC89C52的引腳輸出為低電平時(shí)，LED燈就點(diǎn)亮，當(dāng)其為低電平時(shí)，燈不亮。其電路原理圖如圖所示：

圖3-18LED信號(hào)指示燈電路 第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 4.1編程語言的選擇 由于大學(xué)比較早就接觸了C語言，所以對(duì)其比較熟悉。C語言作為一種比較古老且基礎(chǔ)的匯編語言，經(jīng)過多年的實(shí)踐，表明其有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如問題描述的速度快，工作的量小，具有很好的可讀性及方便修改和調(diào)試，其最大的優(yōu)點(diǎn)為移植性好。因其眾多優(yōu)點(diǎn)，使C語言被廣泛運(yùn)用與推廣。且因其移植性好，使其幾乎可以適用于任何系統(tǒng)。其運(yùn)用到51系列的單片機(jī)上的優(yōu)點(diǎn)更多，比如不需要知道處理器的指令集和存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)，在編寫程序的時(shí)候不用考慮存儲(chǔ)器的地址和數(shù)據(jù)的類型等，而且C語言其庫文件中數(shù)據(jù)豐富，樣板的例程特別多等。編程的軟件選擇keil，因簡單的單片機(jī)使用這種軟件進(jìn)行開發(fā)，可以使開發(fā)的周期變短，成本降低。Keil中代碼很多都是集成的，方便使用。所以keil在單片機(jī)的開發(fā)中作為主流的軟件。

4.2系統(tǒng)工作主流程圖 本系統(tǒng)為基于第二代電子血壓計(jì)的原理進(jìn)行的設(shè)計(jì)，其在減壓時(shí)完成對(duì)血壓的測(cè)量。電源接通后，系統(tǒng)首先對(duì)某些參數(shù)和硬件內(nèi)部的一些寄存器進(jìn)行初始化的工作。初始化完成后，當(dāng)測(cè)量開關(guān)按下，充氣泵開始充氣。充氣氣壓達(dá)到一定條件后，通過單片機(jī)控制排氣閥門排氣，在排氣過程中，完成血壓信號(hào)的測(cè)量。將測(cè)量的信號(hào)經(jīng)過處理。并按照算法算出血壓和心率，最后經(jīng)過單片機(jī)的控制將結(jié)果輸送到顯示器上進(jìn)行顯示。如圖4-1所示：

圖4-1主流程圖 4.3血壓檢測(cè)流程圖 如圖4-2所示：

圖4-2血壓檢測(cè)流程圖 血壓檢測(cè)：當(dāng)按下測(cè)量開關(guān)后，由STC89C52控制氣泵對(duì)可充氣式綁帶快速充氣。在此過程中，系統(tǒng)對(duì)可充氣式綁帶上的壓力進(jìn)行采集，當(dāng)可充氣式綁帶上的壓力達(dá)到一定的壓力值時(shí)，氣泵停止充氣，STC89C52控制泄氣閥門開始逐漸泄氣。當(dāng)脈搏波的信號(hào)消失時(shí)，測(cè)量完成。接著對(duì)信號(hào)進(jìn)行一系列處理，最后通過計(jì)算得出血壓和心率。其計(jì)算為先得出其最大的振幅值?,其振幅最大值的一半處所對(duì)應(yīng)的血壓值即為高壓,在找其振幅最大值五分之四處，其瞬時(shí)位置對(duì)應(yīng)血壓值即為低壓。

第5章系統(tǒng)的焊接與調(diào)試 5.1硬件電路焊接 在現(xiàn)在自動(dòng)化的時(shí)代，雖焊接等工作已有機(jī)械可代替，但手工焊接仍是我們需要精通的必不可少的技能，因?yàn)殡娮訌臉I(yè)者在其工作中難免會(huì)遇到元器件方面焊接，系統(tǒng)的調(diào)試等問題，此時(shí)就需要自己動(dòng)手來完成相關(guān)焊接工作。且此項(xiàng)工作完成的質(zhì)量，直接的關(guān)系到系統(tǒng)的功能能否正常實(shí)現(xiàn)，所以此項(xiàng)工作極其的重要，需要慎重的對(duì)待。

硬件的焊接：

（1）根據(jù)每個(gè)元器件的性能和其封裝，對(duì)每個(gè)元器件在電路板上的位置進(jìn)行合理的安排。此項(xiàng)工作看似很簡單，但好的排版可以給整體線路的焊接帶來簡化。

（2）完成元器件在電路板上整體位置的分配后，就需要將元器件排版逐個(gè)的進(jìn)行焊接，此階段主要的就是細(xì)心。

（3）完成焊接工作后，需整體觀察下每個(gè)焊接點(diǎn)的焊接情況，對(duì)焊料不夠，焊點(diǎn)不圓的地方進(jìn)行補(bǔ)焊。對(duì)焊料過多的地方進(jìn)行適當(dāng)處理。

5.2系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)在最終的調(diào)試前，需對(duì)系統(tǒng)硬件的焊接進(jìn)行進(jìn)一步的檢查，除肉眼觀察外還需用萬用表進(jìn)行檢測(cè)，排除正負(fù)極反接，短路，虛焊等問題。

5.2.1系統(tǒng)程序調(diào)試 本系統(tǒng)的程序由Keil4軟件完成編寫與調(diào)試，先在此軟件中創(chuàng)建一個(gè)工程，器件選擇AT89C51；

接著新建用戶源文件，完成代碼的編寫。最后進(jìn)行程序的編譯與調(diào)試，當(dāng)系統(tǒng)對(duì)文件進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，會(huì)在其輸出的窗口給出相關(guān)信息的提示。若有錯(cuò)誤，按照提示信息進(jìn)行修改，直到?jīng)]有錯(cuò)誤為止。如下圖所示。當(dāng)程序的修改完成后，就可以對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試了，此階段可查看單片機(jī)的狀態(tài)，并進(jìn)行斷點(diǎn)等方式調(diào)試。

圖5-1 信息提示圖 5.2.2硬件測(cè)試 此為調(diào)試的最后階段，需要由直流電源，萬用表和示波器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合的測(cè)試。以確保每個(gè)元器件都能正常工作。其步驟如下：

先用萬用表排除電路中的短路，虛焊等問題；

接著接通電源并配合示波器檢測(cè)每個(gè)元器件是否正常工作，并逐一測(cè)試其功能；

最后為動(dòng)態(tài)的調(diào)試，檢測(cè)每個(gè)元器件是否可以正常的進(jìn)行工作，以及系統(tǒng)功能能否正常的實(shí)現(xiàn)。

總結(jié) 通過此次對(duì)電子血壓計(jì)實(shí)物設(shè)計(jì)的完成與實(shí)現(xiàn)，讓我對(duì)大學(xué)幾年來學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了回顧，運(yùn)用與深化了理解，更是對(duì)這幾年學(xué)習(xí)收獲的最好檢驗(yàn)。此次設(shè)計(jì)的經(jīng)歷，讓我深刻的認(rèn)識(shí)到了單片機(jī)的強(qiáng)大功能及運(yùn)用的廣泛，及硬件電路與軟件不可分割，硬件為軟件提供了載體，軟件為硬件功能的實(shí)現(xiàn)提供控制。兩者同樣重要，不可重此失彼。

在我們用單片機(jī)構(gòu)建系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能時(shí)，單片機(jī)就相當(dāng)于國家的元首，其它硬件就像下屬行政部門，其功能的實(shí)現(xiàn)，都在單片機(jī)的控制下進(jìn)行完成。其它部分的硬件更新?lián)Q代很快，不同版本可能性能都會(huì)有很大改變，所以我們選購的時(shí)候必須要仔細(xì)的了解產(chǎn)品的參數(shù)與性能，不可盲目。

在做設(shè)計(jì)時(shí)我們應(yīng)大量的查閱其相關(guān)的資料，做到對(duì)要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)有全面深刻的認(rèn)識(shí)，以及了解其最新的發(fā)展的動(dòng)態(tài)與技術(shù)，對(duì)其新技術(shù)的了解與運(yùn)用，可以使我們的設(shè)計(jì)簡化，且使系統(tǒng)的性能得到提升。我再對(duì)系統(tǒng)的有了比較全面的認(rèn)識(shí)后，我們應(yīng)按照其所要實(shí)現(xiàn)的功能，完成此系統(tǒng)控制芯片及其他硬件的選擇，可能符合系統(tǒng)功能要求的芯片有多種，但我們都需要對(duì)其了解，并對(duì)其進(jìn)行各方面的比較，最后考慮各方面的因素后，選擇最優(yōu)的方案。在設(shè)計(jì)方案確定后，我們應(yīng)根據(jù)其原理先畫出電路的原理圖，此項(xiàng)工作必須細(xì)致，且要結(jié)合各器件的器件參數(shù)與性能合理繪制。上述工作完成后，就可以根據(jù)原理圖完成實(shí)物系統(tǒng)的焊接工作，在此期間，一點(diǎn)小小的錯(cuò)誤，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能工作，甚至是元器件的燒毀，所以我們更應(yīng)細(xì)心。最后便是程序的編寫與系統(tǒng)的調(diào)試工作，此階段工作比較簡單，但需要多用心，才能圓滿完成。

致謝 從不了解寫論文過程到順利完成本論文的過程中，在這個(gè)過程中收獲來很多。雖然在進(jìn)行寫作論文的過程中遇到了很多的問題，在老師細(xì)心的指導(dǎo)下和同學(xué)的幫住下最終完成了論文寫作的任務(wù)。開始對(duì)于論文的構(gòu)思不夠了解，通過在知網(wǎng)上進(jìn)行查閱大量的資料并且對(duì)于這些資料的數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)和分析，使我對(duì)于該論文的具體的寫作的構(gòu)思有所了解。尤其是對(duì)于我的論文指導(dǎo)老師感謝，在論文寫作的過程中給于了我很大的幫助，沒有她對(duì)我進(jìn)行了不厭其煩的指導(dǎo)和幫助，是其孜孜不倦的為我指導(dǎo)論文寫作，直到我順利的完成論文寫作，在這里我對(duì)于我的老師以及幫助過我的同學(xué)深深的由衷的感謝。

同時(shí)在完成論文寫作過程的這個(gè)過程中我將理論知識(shí)融入到現(xiàn)實(shí)的實(shí)踐中去，并且有了一定的成就感，讓我鼓起勇氣走向社會(huì)將自己學(xué)會(huì)的知識(shí)能夠?qū)W以致用。但是由于時(shí)間的原因，論文本身還有一定的研究的不足，需要我以后進(jìn)一步完善。最后我感謝我的母校對(duì)我的培養(yǎng)。

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第二篇：電子血壓計(jì)使用說明書

關(guān)于按鍵功能

在電子血壓計(jì)上的操作可以通過按鍵完成。以以下出各按鍵：

l

【ON/OFF】

開關(guān)機(jī)按鍵。長按時(shí)開機(jī)或關(guān)機(jī)

l

【START/STOP】

按下此鍵，儀器開始為袖帶充氣，進(jìn)行血壓測(cè)量。

在測(cè)量

過程中，按下此鍵可以中止測(cè)量并放氣。

l

左邊按鍵

【USER】

用于用戶切換

中間按鍵

【SETUP】

用于年、月、日

和時(shí)間設(shè)置

右邊按鍵

【MEMORY】

用于用戶數(shù)據(jù)回憶

l

上下

按鍵，分別執(zhí)行向上或向下移動(dòng)光標(biāo)，更改數(shù)值及切換

狀態(tài)的功能。

電子血壓計(jì)外部接口

注意

在拆下NIBP袖帶導(dǎo)氣管時(shí)，請(qǐng)拿著導(dǎo)氣管前部的導(dǎo)氣管插頭拔出。

①

電子血壓計(jì)袖帶插孔

左側(cè)面

儀器右側(cè)是USB插座和AC穩(wěn)壓電源插孔。

①

USB插座

②

AC穩(wěn)壓電源插孔

右側(cè)面



裝入干電池/AC穩(wěn)壓電源的使用方法

本產(chǎn)品既可以使用干電池又可以使用AC穩(wěn)壓電源

?

?

裝入干電池

?

①

將電池盒蓋沿箭頭方向卸下

②

將5號(hào)干電池按

極裝入

③

將電池盒蓋滑動(dòng)關(guān)上

圖標(biāo)

“〞：表示電池電量即將耗盡。

請(qǐng)同時(shí)更換4節(jié)新電池〔相同種類〕。

更換電池時(shí)請(qǐng)關(guān)閉本體電源。

使用后的電池的廢棄方法請(qǐng)參照城市有關(guān)環(huán)境保護(hù)規(guī)定進(jìn)行處理

AC穩(wěn)壓電源的使用方法

①

連接血壓計(jì)與AC穩(wěn)壓電源

請(qǐng)將AC穩(wěn)壓電源的插頭插入血壓計(jì)本體右側(cè)面的AC穩(wěn)壓電源插孔

②

請(qǐng)將AC穩(wěn)壓電源的電源插頭插入AC220V插座

注意

切斷電源時(shí)，先切斷電源插座與穩(wěn)壓電源，再切斷穩(wěn)壓電源與血壓計(jì)

請(qǐng)務(wù)必使用專用AC穩(wěn)壓電源〔型號(hào)：

〕

注意

當(dāng)穩(wěn)壓電源與干電池同時(shí)使用時(shí)，不消耗干電池電量

l

穩(wěn)壓電源與干電池切換時(shí)請(qǐng)?jiān)陉P(guān)機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行，否那么會(huì)使儀器因斷電關(guān)機(jī)

設(shè)定日期和時(shí)間

接通電源按開機(jī)鍵開機(jī)后，需設(shè)置日期和時(shí)間

本血壓計(jì)可自動(dòng)存儲(chǔ)測(cè)量結(jié)果及日期和時(shí)間

l

干電池能量耗盡，或卸下電池等時(shí)，計(jì)時(shí)停止。

此時(shí)，請(qǐng)重新設(shè)定日期和時(shí)間

本血壓計(jì)可自動(dòng)記憶3位用戶，每位用戶99組測(cè)量值，并能將測(cè)量的結(jié)果通過USB傳到PC機(jī)軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)回放處理等。對(duì)日期和時(shí)間進(jìn)行正確的設(shè)定，那么會(huì)存儲(chǔ)正確的測(cè)量日期和時(shí)間。否那么不能記憶正確的測(cè)量日期和時(shí)間。

注意

假設(shè)要正確使用數(shù)據(jù)上傳功能：

1.當(dāng)首次接通血壓計(jì)電源時(shí)，按開機(jī)鍵開機(jī)后

2.按

【SETUP】

鍵進(jìn)入日期時(shí)間設(shè)置，顯示屏將顯示2021。

3.每按一次【UP】按鍵，數(shù)字將增長1,按一次【DOWN】按鈕，數(shù)字將減少1。

注意

年份設(shè)定的范圍為2000至2099。當(dāng)年份到達(dá)2099后，將返回到2000。

4.當(dāng)所要設(shè)定的年份出現(xiàn)在顯示屏上時(shí)，按【SETUP【按鈕確認(rèn)該設(shè)定值，進(jìn)入下一步設(shè)定，假設(shè)要結(jié)束設(shè)置，按【MEMORY】按鍵。

5.重復(fù)步驟3和4設(shè)定月和日。

6.重復(fù)步驟3和4設(shè)定時(shí)鐘的時(shí)和分。

7.完成以上設(shè)定后，請(qǐng)按【SETUP】/【MEMORY】按鍵結(jié)束設(shè)置。

重新設(shè)置日期和時(shí)間時(shí)

參照6頁

2~7完成重新設(shè)定

關(guān)于表示單位

本血壓計(jì)可以使用

“mmHg“

或

“

kPa“表示

出廠時(shí)設(shè)定為

“mmHg“

.要從“mmHg“

切換為“

kPa“表示時(shí)，在時(shí)間界面下按住

【UP】或【DOWN】按鈕5秒以上。切換為“

kPa“表示。

同樣，要切換為“mmHg“

表示，也要按按住【UP】或【DOWN】按鈕5秒以上。

關(guān)于用戶切換

本血壓計(jì)可自動(dòng)記憶3位用戶，每位用戶99組測(cè)量值。

使用者可再時(shí)間界面下按【USER】鍵，進(jìn)行用戶切換

也可以再記憶讀出界面切換〔參照第11頁〕

纏上袖帶

左臂，右臂都可以進(jìn)行測(cè)量

裸露手臂或者僅穿貼身薄衣進(jìn)行測(cè)量

測(cè)量時(shí)請(qǐng)?jiān)跍囟冗m宜的房間進(jìn)行

l

穿著較厚的衣服使不要將袖子挽起測(cè)量，而是要脫下后再測(cè)量

為了準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，請(qǐng)注意正確地纏腰袖帶〔左臂〕

①

將袖帶氣管插頭插入血壓計(jì)袖帶插入口。

第三篇：電子血壓計(jì)與臺(tái)式血壓計(jì)檢測(cè)血壓哪個(gè)更準(zhǔn)確

電子血壓計(jì)與臺(tái)式血壓計(jì)檢測(cè)血壓哪個(gè)更準(zhǔn)確？

1896年人類發(fā)明了臺(tái)式血壓計(jì)，由于醫(yī)生出診攜帶不方便，后來根據(jù)材料在彈性變形范圍內(nèi)，力與變形成正比的胡克定律發(fā)明了氣壓表式的血壓計(jì)，就是過去我們常見的鏈接袖帶的小圓表式的血壓計(jì)。盡管測(cè)量的結(jié)果與臺(tái)式血壓計(jì)有5-10毫米汞柱的誤差，但由于方便攜帶而被人們廣泛的接受，盡管如此國際上仍規(guī)定測(cè)量人體血壓以臺(tái)式血壓計(jì)為準(zhǔn)。因此，我國在進(jìn)行兵役體檢，住院部、門診部、急診科醫(yī)生對(duì)患者血壓檢測(cè)都采用的臺(tái)式血壓計(jì)。

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子設(shè)備在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用給患者的治療帶來了極大的方便。上個(gè)世紀(jì)80年代為了了解手術(shù)中患者的血壓情況，人們?cè)谛碾妶D機(jī)的基礎(chǔ)上研制了手提式血壓、心電監(jiān)護(hù)儀，這種儀器可以按時(shí)描記心電圖的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)和自動(dòng)檢測(cè)血壓。如果有必要只要手指一按血壓監(jiān)測(cè)鍵，袖帶氣囊還會(huì)自動(dòng)充氣、放氣報(bào)告出患者的血壓。當(dāng)時(shí)這種進(jìn)口設(shè)備價(jià)值是十幾萬。

1988年我院成立了高血壓門診，一天的門診量近百人。為了實(shí)現(xiàn)血壓的自動(dòng)檢測(cè)，我專門申請(qǐng)了一臺(tái)這個(gè)儀器，但是很快就發(fā)現(xiàn)了電子血壓計(jì)產(chǎn)品的弊端——測(cè)量血壓不準(zhǔn)確，隨后就交回了該設(shè)備恢復(fù)了臺(tái)式血壓計(jì)的應(yīng)用。上個(gè)世紀(jì)九十年代初國內(nèi)進(jìn)口了24小時(shí)血壓監(jiān)測(cè)儀，我們單位花了10萬元買了一套兩個(gè)記錄盒的24小時(shí)血壓監(jiān)測(cè)儀，結(jié)果還是因?yàn)檎`差太大無法相信監(jiān)測(cè)結(jié)果再次交還院里。

去年我到外省講課，發(fā)現(xiàn)有許多社區(qū)門診甚至教學(xué)醫(yī)院的急診科都安裝了自動(dòng)檢測(cè)血壓的設(shè)備。手臂往固定的袖帶里面一放，另一只手按一下鍵就省了許多的麻煩。據(jù)說許多體檢部門包括司機(jī)體檢都用這種設(shè)備，我想畢竟已經(jīng)過去了20多年，電子產(chǎn)品應(yīng)該有長足的發(fā)展，我用臺(tái)式血壓計(jì)進(jìn)行校對(duì)結(jié)果不容樂觀。試想，用這樣的血壓計(jì)進(jìn)行大批量人群體檢、左右臂血壓高低的篩選還是會(huì)節(jié)省時(shí)間的，但是在對(duì)每一個(gè)高血壓患者進(jìn)行用藥指導(dǎo)、療效判定時(shí)，我還是建議各地的醫(yī)生遵照國際上以臺(tái)式血壓計(jì)為準(zhǔn)的原則。幾十年前國外的教科書就提出“測(cè)量血壓本身也是治療的過程”，而且，如果您有機(jī)會(huì)翻閱20年前對(duì)80萬人群的中國《1991年高血壓抽樣調(diào)查手冊(cè)》采用的美國明尼蘇達(dá)大學(xué)血壓檢查方法培訓(xùn)一章，您就會(huì)知道監(jiān)測(cè)一個(gè)人的血壓是多么的不容易。如果現(xiàn)在將這種血壓計(jì)放在門診會(huì)出現(xiàn)多么大的藥物治療偏差，光圖省事會(huì)給患者帶來麻煩的。

關(guān)于家庭用的電子血壓計(jì)確實(shí)方便，尤其是家庭應(yīng)用的血壓計(jì)可以省去掛號(hào)、排隊(duì)測(cè)血壓的過程，而且可以自己檢測(cè)血壓、脈搏而受到大家的喜愛。尤其是早些年發(fā)明的卡在手指、套在手腕的血壓計(jì)方便至極，像大人的玩具，高血壓患者在家中可以隨時(shí)隨地進(jìn)行血壓的測(cè)量。后來我們發(fā)現(xiàn)這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無法利用，只是將脈搏測(cè)準(zhǔn)了。因此，上世紀(jì)末在北京召開的一次醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)大會(huì)上高血壓防治權(quán)威人士曾經(jīng)宣布：因?yàn)閭鞲邢到y(tǒng)不過關(guān)，所以，卡在手指、套在手腕的血壓計(jì)一律淘汰。袖帶式的可以用，但要經(jīng)常校對(duì)。需要注意的是，用電子袖帶式血壓計(jì)檢測(cè)的血壓數(shù)據(jù)可能在正常測(cè)量的誤差允許范圍，一旦血壓偏高的，誤差會(huì)逐漸偏大，如果一個(gè)收縮壓在250-260毫米汞柱的，可能會(huì)偏差20毫米汞柱以上。好在患者不是做科研項(xiàng)目，了解大概的血壓水平自己也就滿足了，但作為一名醫(yī)生，無論醫(yī)院大小，給患者看病還是應(yīng)該沿用臺(tái)式血壓計(jì)，否則，不如把十幾次的掛號(hào)費(fèi)贊起來到藥店買一個(gè)臺(tái)式血壓計(jì)，店員肯定會(huì)不厭其煩的把本事交給您，不管您有多笨，直到付款。

第四篇：數(shù)字電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)

（電子技術(shù)課程）

設(shè)計(jì)說明書

數(shù)字電子時(shí)鐘

起止日期：

2016 年

11月23日 至

2016年 11月 27 日

學(xué)生姓名

班級(jí) 學(xué)號(hào)

成績

指導(dǎo)教師(簽字)

交通工程學(xué)院（部）2016年

11月

29日

數(shù)字電子鐘

設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電子鐘，具體要求：

1、以24小時(shí)為一個(gè)計(jì)數(shù)周期；具有“時(shí)”、“分”、“秒”數(shù)字?jǐn)?shù)碼管顯示電路；

2、具有校時(shí)功能；

3、整點(diǎn)前10秒，數(shù)字鐘會(huì)自動(dòng)報(bào)時(shí)，以示提醒；

4、設(shè)計(jì)+5V直流電源。（設(shè)計(jì)220V輸入，+5V輸出）

5、啟動(dòng)電路。

6、用PROTEUS畫出電路原理圖仿真成功再用數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱驗(yàn)證。；

設(shè)計(jì)步驟及內(nèi)容：

一、首先對(duì)本次設(shè)計(jì)所需要用到的器件的引腳及功能進(jìn)行詳細(xì)的了解 1、555定時(shí)器

“1”腳為公共接地端GND；“8”腳為正電源電壓VCC；“2”腳是觸發(fā)端；“4”腳為復(fù)位輸出端； “7”腳為放電端；“6”腳位閾值端；“5”腳為控制電壓輸入端；“3”腳是輸出端。2、74LS163

CEP、CET：計(jì)數(shù)使能輸入端，高電平有效；CLK：時(shí)鐘脈沖，上升沿觸發(fā)；

MR：清零端，低電平有效；LOAD：并行置數(shù)使能端，低電平有效；RCO：進(jìn)位信號(hào)輸出端； D[0:3]:并行二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸入端；Q[3:0]：計(jì)數(shù)狀態(tài)輸出端。

二、實(shí)驗(yàn)步驟

1、連接555定時(shí)器，產(chǎn)生1Hz方波。

首先將555定時(shí)器按照如圖所示的接法連接起來，并根據(jù)555定時(shí)器電容充放電時(shí)間的計(jì)算確定各元件的取值。

電容充電時(shí)間T=0.7(R1+R2)C1 為使555定時(shí)器輸入1Hz的方波，經(jīng)計(jì)算各元件的取值為 R1=43K，R2=51K，C1=10u F，C2=0.01u F。3腳作為時(shí)鐘脈沖的輸出連接到各個(gè)計(jì)數(shù)器的CLK。

2、時(shí)鐘電路的連接

本次設(shè)計(jì)使用的是74LS163芯片，因?yàn)樗?6進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以需要在控制端加上適當(dāng)?shù)拈T電路使其構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，將計(jì)數(shù)器按照如圖所示的方式連接起來。

a、秒各位

將輸出端的Q3、Q1用與門（74LS08）連接起來并輸入到清零端MR，其目的是為了構(gòu)成十進(jìn)制，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到9時(shí)，與門U1打開，經(jīng)過非門U1A輸出低電平使得MR在下一個(gè)脈沖上升沿時(shí)清零。

b、秒十位

與秒各位不同的是，秒十位的使能端是由各位Q3、Q1相與的電平控制的，秒十位的進(jìn)位的條件是當(dāng)各位為9時(shí)，在下一個(gè)脈沖的上升沿來臨時(shí)進(jìn)位。秒十位的清零需要等到個(gè)位為9且十位為5時(shí)，U2與U3經(jīng)過U4輸出高電平再經(jīng)過U3A輸出低電平，是的MR在下一個(gè)脈沖上升沿是清零。

c、分個(gè)位

分各位的構(gòu)成原理與秒個(gè)位相似，不同的是控制端上的門電路換成了與非門U4(為了使之后方便連接門電路)，分個(gè)位的使能信號(hào)由U3輸入，清零條件為分個(gè)位為9，秒為59時(shí)清零，清零信號(hào)由U5A輸出的低電平提供。

d、分十位

分十位的構(gòu)成原理與秒十位相似，使能信號(hào)由U4輸出的高電平提供，清零條件為分為59，秒為59，清零信號(hào)由U7A輸出的低電平提供。

e、時(shí)

時(shí)個(gè)位的使能信號(hào)由U7提供，時(shí)十位的使能信號(hào)由U9提供。時(shí)個(gè)位有兩個(gè)清零信號(hào)，一個(gè)是當(dāng)它自身為9時(shí)，等到下一個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿時(shí)清零，另一個(gè)是當(dāng)十位為2，個(gè)位為3時(shí)，十位和個(gè)位同時(shí)清零。用與非門U12將個(gè)位Q2和十位Q1相連，再將兩個(gè)清零信號(hào)相與，實(shí)現(xiàn)清零工作。

完整的時(shí)鐘電路如下圖所示

3、校準(zhǔn)電路

校準(zhǔn)電路連線圖如圖所示，當(dāng)開關(guān)打在右邊時(shí)，U14B關(guān)閉不工作，U14C送出一個(gè)高電平信 6

號(hào)，等到秒對(duì)分的進(jìn)位信號(hào)來臨時(shí)和進(jìn)位信號(hào)通過U15A送出一個(gè)低電平，使得U15B打開，又因?yàn)閁15B接入了分個(gè)位的使能端，所以相當(dāng)于開關(guān)打在右邊時(shí)校準(zhǔn)電路成為分個(gè)位的使能信號(hào)進(jìn)位信號(hào)；開關(guān)打在左邊時(shí)，U14C關(guān)閉不工作，U14B送出一個(gè)高電平信號(hào)，然后與秒脈沖信號(hào)通過U14D送出一個(gè)低電平接入分個(gè)位的使能端，所以相當(dāng)于開關(guān)打在左邊時(shí)，分個(gè)位接收了一個(gè)秒脈沖信號(hào)，使得它能像秒鐘一樣計(jì)時(shí)并且能向十位進(jìn)位，就相當(dāng)于校準(zhǔn)功能，當(dāng)分鐘跳到你想要的時(shí)間時(shí)把開關(guān)打到右邊（此時(shí)時(shí)鐘電路照常工作）從你調(diào)整好的時(shí)間繼續(xù)計(jì)數(shù)，達(dá)到校準(zhǔn)的目的。（時(shí)的校準(zhǔn)電路與分的校準(zhǔn)電路一樣）

但是直接把校準(zhǔn)電路這樣連入時(shí)鐘電路會(huì)出現(xiàn)一些問題，就是在校準(zhǔn)的時(shí)候分會(huì)出現(xiàn)16進(jìn)制，所以就需要在電路中加入反饋，將它控制到10進(jìn)制，具體的反饋連接方式如圖所示(不能接在MR端，不然會(huì)使電路出現(xiàn)問題)時(shí)鐘電路與校準(zhǔn)電路如圖所示 將開關(guān)打到左邊進(jìn)行校準(zhǔn):

完成之后將開關(guān)打到右邊繼續(xù)計(jì)數(shù)：

4、報(bào)時(shí)電路

報(bào)時(shí)電路使用的是74HC30芯片，它是一個(gè)8輸入與非門芯片，只有當(dāng)所有輸入都為1時(shí)輸出為0，使得喇叭能夠正常工作（喇叭一端接高電平一端接低電平），因?yàn)槭钦c(diǎn)報(bào)時(shí)，所以秒個(gè)位就不用接入芯片，只需在多余的兩個(gè)引腳接入電源就可以實(shí)現(xiàn)在59分50秒到59秒的報(bào)時(shí)，具體接法如下圖所示

整個(gè)可校準(zhǔn)可報(bào)時(shí)的數(shù)字電路如圖所示

三、心得體會(huì)

本次數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)是我覺得收獲非常大的一次實(shí)習(xí)，而這次課程設(shè)計(jì)給我們提供了一個(gè)應(yīng)用自己所學(xué)知識(shí)來設(shè)計(jì)作品的平臺(tái)。

在本次課程設(shè)計(jì)中，我更加熟悉Proteus軟件的操作了，同時(shí)對(duì)74LS163、74LS161、74HC30、555等芯片加深了了解，和對(duì)它們的使用，對(duì)于數(shù)字、模擬電路的綜合運(yùn)用有了更深一步理解，為以后的電路分析和設(shè)計(jì)奠定了一定的基礎(chǔ)。

本次課程設(shè)計(jì)很遺憾沒能選擇最有挑戰(zhàn)性的課題來做，因?yàn)榛A(chǔ)知識(shí)不夠扎實(shí)，做數(shù)字電子時(shí)鐘也是費(fèi)了很大勁。

這次設(shè)計(jì)我主要覺得有兩個(gè)難點(diǎn)：

一、從一開始沒選擇十進(jìn)制計(jì)數(shù)器來做，所以使設(shè)計(jì)的電路看起來很復(fù)雜，并且進(jìn)位需要考慮的很周全，越高位必要條件越多，所以用了許多門電路；

二、校準(zhǔn)電路直接連入電路會(huì)產(chǎn)生十六進(jìn)制，所以需要加反饋，在最開始不太理解反饋的意思，又去翻了數(shù)電書還問了老師很多次，接了很多遍才將反饋接出來。

但是最后成功了看著自己能把理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際，心里還是非常開心的，在做課題的這幾天學(xué)會(huì)了很多，對(duì)仿真也產(chǎn)生了濃厚的興趣，想自己試著在課余時(shí)間再做做幾個(gè)課題。

第五篇：電子空間站教學(xué)設(shè)計(jì)

第六單元 電子空間站

教材分析

《電子空間站》選自義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《音樂》(人音版)七年級(jí)上冊(cè)第二單元。教材內(nèi)容以電聲樂隊(duì)演奏的器樂曲《絲綢之路》、電子琴獨(dú)奏曲《西班牙斗牛舞》以及聲樂隊(duì)伴奏的歌曲《橄欖樹》為主，讓學(xué)生對(duì)電聲樂隊(duì)有初步的認(rèn)識(shí)和了解。

教學(xué)目標(biāo)

1．通過各種音樂材料、音響，初步認(rèn)識(shí)常見的電聲樂器及其音色特征。2．感受與鑒賞電子琴、電聲樂隊(duì)所演奏的樂曲，擴(kuò)大藝術(shù)視野。3．體驗(yàn)歌曲《橄欖樹》所表達(dá)的基本情感并學(xué)會(huì)演唱歌曲。教學(xué)流程

一、導(dǎo)入。

1．課前播放樂曲：電聲樂隊(duì)演奏的器樂曲《卡農(nóng)》。2．介紹電子音樂的發(fā)展。

師：現(xiàn)在是電子技術(shù)高度發(fā)達(dá)的時(shí)代。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備被越來越多地運(yùn)用到音樂創(chuàng)作和表演領(lǐng)域。那么，人們是如何運(yùn)用這些電子設(shè)備制作電子音樂的?電子音樂又是如何發(fā)展的? 生1：大約在70年前，美國人約翰·凱奇利用電子管振蕩器和留聲機(jī)進(jìn)行音樂創(chuàng)作。生2：法國人皮埃爾利用磁帶錄音機(jī)通過改變磁帶速度、顛倒方向、隨機(jī)剪輯、多軌錄音等方法制作一種合成的音樂——具體音樂。

生3：德國人艾默爾特利用電子合成器制作電子音樂。

生4：隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)明，人們又利用計(jì)算機(jī)制作電腦音樂。

師：同學(xué)們知道得真多，電子音樂就是這么一步一步發(fā)展起來的。接下來，我們一起來了解創(chuàng)作電子音樂的電聲樂器。

二、介紹電聲樂器。

多媒體顯示各種樂器的圖像和聲音并做相應(yīng)的介紹。電子琴、電聲吉他、電聲貝司、電子鼓。

【這一層次通過多媒體介紹電聲樂器，讓學(xué)生對(duì)平時(shí)接觸較少的電聲吉他、電聲貝司、電子鼓有了更直觀的了解。】

三、欣賞電子琴曲<西班牙斗牛舞》。

師：在這些電聲樂器中，電子琴以它的豐富音色、變化多端的自動(dòng)伴奏系統(tǒng)列居首位。讓我們一起來欣賞電子琴獨(dú)奏曲《西班牙斗牛舞》，在欣賞的同時(shí)，請(qǐng)同學(xué)們思考以下四個(gè)問題。

多媒體顯示：

① 斗牛是哪一個(gè)國家獨(dú)特的民俗活動(dòng)? ②這首樂曲表現(xiàn)了什么樣的斗牛場面? ③有幾種節(jié)奏型(伴奏音型)? ④音色以弦樂還是管樂為主? 師生一起完整欣賞電子琴曲《西班牙斗牛舞》，聽的時(shí)候暗示學(xué)生邊聽邊拍節(jié)奏。提到剛才的合成器音樂，接下來…

四、欣賞《絲綢之路》。

1.讓學(xué)生說說所了解的有關(guān)絲綢之路的故事。

師：接下來，老師想請(qǐng)同學(xué)們猜一個(gè)謎語，看老師描述的是一條什么路——這條路是從我國陜西渭河流域開始，向西綿延數(shù)千里，聯(lián)結(jié)著歐、亞、非三大洲，是中國與世界各國人民增進(jìn)友誼和文化交流的橋粱。生：絲綢之路。

師：接下來，請(qǐng)同學(xué)們說說你所了解的有關(guān)絲綢之路的故事。(學(xué)生回答略。)

1、【這一層次通過學(xué)生講述張騫、玄奘等人的故事，將文學(xué)、藝術(shù)相結(jié)合，讓學(xué)生從學(xué)科滲透中了解到更多的知識(shí)。】

2．觀看絲綢之路的地理風(fēng)貌。

師：我們來看一組絲綢之路的風(fēng)光圖片。

教師播放絲綢之路的地理風(fēng)貌片，有圖像，沒聲音。

師：看完這一組絲綢之路的風(fēng)光后，假如你是一個(gè)作曲家，你準(zhǔn)備用什么樣的音樂來表現(xiàn)它? 生1：用樸實(shí)無華的旋律來表現(xiàn)它。

生2：用帶有濃厚中國情調(diào)的旋律來表現(xiàn)它。生3：用舒緩柔美的旋律來表現(xiàn)它。

師：我們課本里面也有一段表現(xiàn)絲綢之路風(fēng)光的主題音樂。請(qǐng)把課本翻到第44頁。大家先在下面小聲視唱一下。(教師巡回指導(dǎo)。)3．視唱《絲綢之路：》主題曲。

師：現(xiàn)在老師完整彈一遍，同學(xué)們小聲地跟唱。

師：那你們準(zhǔn)備用什么樣的速度來表現(xiàn)它?(學(xué)生回答略。)師：同學(xué)們真了不起，大家都當(dāng)了一回配器大師，接下來，讓我們一起欣賞一下日本電子音樂大師喜多郎如何為它配樂的。

5。欣賞電子合成器演奏的《絲綢之路》音樂。

五、學(xué)唱歌曲《橄欖樹》。

師：電聲樂隊(duì)既可獨(dú)立演奏各種各樣的樂曲，也常常為歌曲伴奏。接下來，讓我們一起來聽聽電聲樂隊(duì)伴奏的歌曲《橄欖樹》。

1．播放電聲樂隊(duì)伴奏的歌曲《橄欖樹》，有圖像，有聲音。

2．讓學(xué)生結(jié)合歌詞，說說樂曲所表達(dá)的基本情感。

3．學(xué)生跟唱歌曲。

4．完整地演唱歌曲。

【此環(huán)節(jié)的目的是讓學(xué)生體驗(yàn)歌曲所表達(dá)的基本情感并學(xué)會(huì)演唱歌曲。】

六、歸納總結(jié)，布置作業(yè)。

師：今天，我們認(rèn)識(shí)了電聲樂器及其音色特征，懂得它能使音樂色彩更加獨(dú)特，更加豐富。課后請(qǐng)同學(xué)們收集用電聲樂器演奏或伴奏的錄音資料。下節(jié)課帶來和同學(xué)們交流。

【用作業(yè)的形式把課堂的知識(shí)延伸開來，可以激起學(xué)生學(xué)習(xí)電子音樂的興趣，進(jìn)一步鞏固本堂課學(xué)過的知識(shí)。】