XX 学 院
课 程 设 计
设计题目:基光电传感器脉搏信息检测系统设计
系 动化学院 班级
学生姓名 学号
指导教师 职称 讲师
课程设计务书
课程设计题目:基光电传感器脉搏信息检测系统设计
系 动化学院 班 级
学生姓名 学 号
指导教师 职 称 讲师
课程设计进行点:
务 达 时 间:
起止日期:
教研室 年 月 日批准
基光电传感器脉搏信息检测系统设计
1 设计容求
11 设计目:
(1)解脉搏检测相关背景知识电工电子学单片机传感器等相关技术
(2)初步掌握常常脉搏检测方法特点应场合选择恰方法应设计
(3)通学具体掌握选择脉搏测量传感器特点测量电路方法
12 基求
(1)求设计相关硬件电路选择合适传感器MCU显示系统
(2)设计恰测量电路包括信号放滤波抗干扰设计等
(3)设计异常心跳报警电路
13 发挥部分
发挥
2 设计程文基求:
21 设计程基求
(1)基部分必须完成发挥部分选
(2)符合设计求报告份中包括总体设计框图电路原理图份
(3)报告电子档需全班统存盘交
22 课程设计文基求
(1)参毕业设计文规范印包括附录中图纸项目齐全许涂改少3000字图纸A4插图允许复印
(2)装订序:封面务书成绩评审意见表中文摘关键词目录正文(设计题目设计务设计思路设计框图部分电路相应详细功分析重参数计算工作程分析元器件清单器件介绍)结参考文献附录(总体设计框图电路原理图)
3 时间进度安排
序
阶段日期
计 划 完 成 容
备注
1
201614
讲解设计容安排学生查阅资料
分
2
201615
检查务框图设计情况
分
3
201616
检查整设计理方面准备情况
分
4
201617
指导学生进行传感器选择
分
5
201618
进程传感器测量电路硬件电路设计
分
6
2016111
讲解原理图绘制求
分
7
2016112
检查原理图完成情况讲解纠正错误
分
8
2016113
检查流程图绘制报告书写求
分
9
2016114
布置答辩
分
10
2016115
答辩写报告
分
201614
XX学 院
传感器 课程设计成绩评定表
系(部): 动化学院 班级: 学生姓名:
指 导 教 师 评 审 意 见
评价
容
具 体 求
权重
评 分
加权分
调研
证
独立查阅文献收集资料制定课程设计方案日程安排
01
5
4
3
2
工作力
态度
工作态度认真遵守纪律出勤情况否良够独立完成设计工作
02
5
4
3
2
工作量
期圆满完成规定设计务工作量饱满难度适宜
02
5
4
3
2
说明书质量
说明书立正确述充分结严谨合理文字通技术语准确符号统编号齐全图表完备书写工整规范
05
5
4
3
2
指导教师评审成绩
(加权分合计12)
分
加权分合计
指 导 教 师 签 名:
年 月 日
评 阅 教 师 评 审 意 见
评价
容
具 体 求
权重
评 分
加权分
查阅
文献
查阅文献定广泛性综合纳资料力
02
5
4
3
2
工作量
工作量饱满难度适中
05
5
4
3
2
说明书质量
说明书立正确述充分结严谨合理文字通技术语准确符号统编号齐全图表完备书写工整规范
03
5
4
3
2
评阅教师评审成绩
(加权分合计8)
分
加权分合计
评 阅 教 师 签 名:
年 月 日
课 程 设 计 总 评 成 绩
分
中 文 摘
着科技水提高医学体相关信息提取技术断提高脉搏信息精确反映出体信息次设计基光电传感器脉搏信息检测系统通型号HGK_07B光电脉搏传感器测试者脉搏信息提取出然放滤波整形电路转换成单片机识脉信号然选型号STM8S208R8单片机进行控制运算终通显示器信息显示出系统包含异常心跳报警功外系统通型号DS18B20温度传感器实现体体温精确测量
关键词 脉搏测量 单片机 传感器
目 录
课程设计(文)务书
课程设计(文)成绩评定表
中 文 摘 I
1 设计务描述 1
11 设计题目:基光电传感器脉搏信息检测系统设计 1
12 设计求 1
121 设计目 1
122 基求 1
123 发挥部分 1
2 设计思路 2
3 设计方框图 3
4 部分电路设计参数计算 4
41 信息提取处理电路部分 4
411 传感器选择 4
412 信号处理电路 5
42 处理器基电路部分 6
421 处理器选择 6
422 处理器外围电路设计 7
43 报警显示电路部分 8
431 显示电路 8
432 报警电路 10
44 软件设计部分 10
441 软件选择 10
442 程序设计 10
5 工作程分析 13
6 元器件清单 14
结 15
致 谢 16
参考文献 17
附 录 A 逻辑电路图 18
1 设计务描述
11 设计题目:基光电传感器脉搏信息检测系统设计
12 设计求
121 设计目
(1)解脉搏检测相关背景知识电工电子学单片机传感器等相关技术
(2)初步掌握常常脉搏检测方法特点应场合选择恰方法应设计
(3)通学具体掌握选择脉搏测量传感器特点测量电路方法
122 基求
(1)求设计相关硬件电路选择合适传感器MCU显示系统
(2)设计恰测量电路包括信号放滤波抗干扰设计等
(3)设计异常心跳报警电路
123 发挥部分
(1)体温测试显示
2 设计思路
脉搏信息提取医学领域项重信息提取手段研究脉搏信息提取系统具重意义文阐述设计套基光电传感器脉搏信息检测系统该装置根手指毛细血血容量心脏搏动改变生理特点利光电转换原理单片机计数测量原理完成心测量显示系统显示出外套系统测试者体温进行测量显示出基次设计该系统包括部分组成:
(1) 信息提取处理电路部分:部分电路作需测量信息利传感器提取出利相干电路进行放滤波整形等处理形成带测量信息处理器识信号样信号输入处理器进行续处理
(2) 处理器基电路部分:部分电路作微处理器进行工作基础电路中包括处理器电源电路复位电路振荡电路等电路电路称处理器系统电路
(3) 报警显示电路部分:部分电路作实现系统报警显示功脉搏频率频率正常范围40次min200次min左右果测量者心跳范围正常范围电路产生报警外系统需测试者脉搏信息者温度信息显示出测试完成电路显示器件发生作
(4) 软件设计部分:部分处理器编程处理实现系统总体功
3 设计方框图
温度传感器
脉搏传感器
脉搏
信 号 处 理
温 度 信 号
脉 搏 信 号
单 片 机
电 源
显示器
报警器
4 部分电路设计参数计算
套脉搏测试系统基光电脉搏传感器HKG07B单片机STM8S208R8相关电路构成外系统装DS18B20温度传感器测试者体温进行测量显示阐述部分电路组成
41 信息提取处理电路部分
411 传感器选择
硬件电路中关键部分脉搏信号检测根需求系统选择型号HKG07B光电脉搏传感器该脉搏传感器华科电子发明脉搏信号传感器HKG07B 红外脉搏传感器利特定波长红外线血末端血液微循环产生血液容积变化敏感特性检测心脏跳动引起手指指尖血容积发生相 应变化产生信号 信号放调理整形输出步脉搏跳动脉信号计算出脉率传感器工作电压 5V输出电压约 02V 1V 左右目前HKG07B 红外脉搏传感器床脉率计数监测等
外系统测试者体温进行测量根需求系统选型号DS18B20
温度传感器DS18B20种单总线数字温度传感器测试温度范围55℃125℃温度数位配置9101112位应刻度值分05℃025℃0125℃00625℃应长转换时间分9375ms1875ms375ms750ms出厂默认配置12位数刻度值00625℃长转换时间750ms该传感器微处理器连接时仅需条口线实现微处理器DS18B20双通讯DS18B20存储器包括高速暂存器RAM电擦RAM电擦RAM包括温度触发器THTL配置寄存器存储器完整确定线端口通讯数字开始写寄存器命令写进寄存器接着读寄存器命令确认数字确认复制寄存器命令数字转移电擦RAM中修改寄存器中数时程确保数字完整性
图4111 DS18B20封装图 图4112 HKG07B输出曲线图
412 信号处理电路
测试信号传感器输出信号单片机识加处理脉搏传感器输出信号图4112示根数手册值值分02V1V左右信号输出质单片机识信号信号需放整形信号传递程中外界存高频干扰信号直流偏置信号信号需滤波电路心跳频率1Hz2Hz范围系统需低通滤波电路部分电路信号转换单片机处理
图4121 放滤波电路
图4121 示该电路作信号放滤出高频信号中C1作信号中直流分量R5 C2构成低通滤波器R3R4U2A构成信号放器信号放U2A LM234放器根需求传感器输出信号放5倍:
AR4R3+1
低通滤波器截频率5Hz:
f12πR5C2
根计算部分元参数图4121 均显示出
图4122 整形电路图
图4122整形电路图该电路作信号整形脉信号LM339D电压较器5脚接前端输出信号4脚接较电压信号R1R2构成分压器较器提供3V较电压外LED1信号灯检测效脉搏信号时发光整形波形图4123
图4123 整形输出波形
温度测量信号传感器身部集成相关电路直接MCU进行通信里作阐述
42 处理器基电路部分
421 处理器选择
系统采意法半导体公司STM8S208R8作系统控制器STM8S系列MCU基哈佛结构带3级流水线高级STM8核运行频高达24MHz指令处理速度高20MIPS较宽工作电压范围(29555V)丰富片Flash ROMRAM存储器资源供户实现复杂功拥众先进外设(集成EEPROM16路10位ADC216位TimerUARTSPIIICCAN等)非常适合作嵌入式控制系统开发利C语言单片机STM8S208R8进行编程STM8S208R8够精准执行系统运行需指令
图4211 STM8S208R8原理图库文件图
422 处理器外围电路设计
处理器需稳定工作必须外围设置相关电路中包括复位电路振荡电路电源电路具体:
图4221 复位电路图
图4221示该电路复位信号产生电路图键电路产生复位信号系统复位
图4222 时钟振荡电路
图4222 示单片机振荡电路该电路16M晶振电容联产生振荡信号该电路具较高稳定性该电路作单片机提供时钟信号
图4223 单片机电源电路
单片机正常工作必点源电路根数手册单片机电源电路接线方式图4223示
43 报警显示电路部分
431 显示电路
部分电路测信号单片机处理控制显示出相关信息部分电路移位寄存器74HC595LED数码成74HC595串入出带锁存功移位寄存器优点具数存储寄存器移位程中输出端数保持变串行速度慢场合处数码没闪烁感方法简单面真值表正常时ST_CP低电 OE低电DS输入位数串行输入时钟SH_CP升效次直八位数输入完毕输出时钟ST_CP升效次时输入数送输出端
图4311 74HC595真值表
LED数码(LED Segment Displays)发光二极封装起组成8字型器件引线已部连接完成需引出笔划公电极数码实际七发光组成8字形构成加数点8段分字母abcdefgdp表示移位寄存器74HC595LED数码成显示电路图4312示
图4312 显示器电路图
432 报警电路
报警电路功测试脉搏频率高低报警界限时候报警电路产生应答产生报警信号电路图图4321示
图4321 报警电路图
报警电路工作原理测试者脉搏正常范围时候单片机做出动作PE3引脚输出低电报警电路响应产生报警信号
44 软件设计部分
441 软件选择
次设计选择制图软件程序编写软件Altium Designer 6IARAltium Designer 原Protel软件开发商Altium公司推出体化电子产品开发系统运行Windows操作系统套软件通原理图设计电路仿真PCB绘制编辑拓扑逻辑动布线信号完整性分析设计输出等技术完美融合设计者提供全新设计解决方案设计者轻松进行设计熟练软件必电路设计质量效率提高次设计总原理图请附录中查IAR专门ST公司控制器编程烧录软件功强
442 程序设计
系统采型号STM8S208R8单片机实现相关功需编程操作程序c语言进行编程体设计思路:外部开关选择测脉搏测体温该开关连接单片机PB4引脚该引脚设置输入模式选择测体温测脉搏单片机会执行相应程序指令实现相关功
图4421 模式选择电路
测频率模式放整形滤波信号脉ITM1_CH1(PC1)输入单片机单片机定时器2开始计时计时时间1分钟计时时间定时器1输入脉进行计数定时时间达单片机计数值引脚输出74HC595数码显示果计数值超出正常脉搏范围单片机执行报警操作报警电路报警
测体温模式温度传感器信号传送单片机单片机执行系列操作数码显示出
程序框图图4422示
图4421 程序框图
5 工作程分析
光电脉搏传感器光信号转换电信号器件测量程中传感器部红外LED发出光线通手指射光敏二极VT感光窗口着微血脉压波动变化透光度变化样光敏二极电流发生波动性变化电压发声变化传感器部集成放滤波电路输出信号02v1v低频信号该信号外围电路简单放滤波整形操作单片机相关功实现制作实体电路程中外围放滤波电路器件应该焊接单片机附量减少导线距离便减误差
温度测量程中操作序应该先开关合整电路点问题测量程中DS18B20制作工艺问题测量时间长增加测量结果准确性
6 元器件清单
结
光电传感器脉搏信息检测系统传感器技术种综合应采光电传感器进行信号采集数字电路处理实现脉搏信号脉信号转换单片机进行计数显示装置单片机作中央控制器计算器件系统电路简单设计方便基完成脉搏次数计数显示外次设计中系统增加体温测量功完善整测试系统
通次设计解光电传感器温度传感器基原理时掌握移位寄存器放器显示译码器等数字系统实现方法设计程中融入创新想法增加设计兴趣外通次设计巩固画图工具C语言编译器理解领悟许相关功实现方法学工作着重意义
致 谢
次设计两周圆满完成设计程中遇许困难通努力解决帮助圆满解决首先课设指导教师祝尚臻老师表示感谢课设程中祝老师辞辛苦天监督完成务外设计程中祝老师电路设计合理性提出重建议时雷彦华老师表示感谢雷老师然次课设负责蔼亲设计解决许问题
参考文献
1 [1]吕俊方传感器接口检测仪器电路M北京:北京航空航天学出版社19946
2 廖先芸电子技术时间训练M北京:高等教育出版社20008
3 孙梅生电子技术课程设计M北京:高等教育出版社1995165167
4 C程序设计孙连科等编著M北京:清华学出版社2014
5 范红刚STM8S单片机学笔记M北京:北京航空航天学出版社20141
附 录 A 逻辑电路图
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