内容发布更新时间 : 2024/12/24 1:56:38星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
基于单片机的心率计设计
(1)液晶显示
液晶单元是容性负载，液晶的电阻在大多数情况下可以忽略不计，是无极性的，
即正压和负压的作用效果是一样的。液晶显示器件在直流电压作用下会发生电解作用，故必须用交流驱动，并且限定交流成分中的直流分量不大于几十mv；由于液晶在电场作用下光学性能的改变是依靠液晶作为弹性连续体的弹性变形，响应时间长，所以交变驱动电压的作用效果不取决于其峰值，在频率小于1000Hz情况下，液晶透光率的改变只与外电压的有效值相关。液晶显示信息量大、长寿命、低压驱动等优点。 (2)LED动态显示
数码管是一类显示屏 通过对其不同的管脚输入相对的电流，会使其发亮，从而显示出数字能够显示 时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数。由于它的价格便宜 使用简单 在电器 特别是家电领域应用极为广泛，空调、热水器、冰箱等等。绝大多数热水器用的都是数码管，其他家电也用液晶屏与荧光屏。
数码管动态显示接口是单片机中应用最广泛的显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的八个显示笔划\a,b,c,d,e,f,g,dp\的同名端连起来，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机有字形码输出时，所有数码管都接收到相同的字形码。通过分时轮流控制各个数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在动态显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于发光二极管的余辉效应及人的视觉暂留现象，实际上尽管数码管不是同时点亮，但只要扫描的速度很快，给人的印象就是稳定的显示数据，不会有感觉到闪烁，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。
根据以上两种方案比较，液晶显示具有其独特的优越性，显示效果好，控制简单等优点。所以就选择液晶来实现显示功能。
2.3 元器件选择及其功能介绍
2.3.1单片机AT89S52 (1)主要性能：
● 双数据指针 ● 掉电标识符 ● 八个中断源 ● 看门狗定时器 ● 1000次擦写周期 ● 掉电后中断可唤醒 ● 全静态操作：0Hz～33Hz
6
基于单片机的心率计设计
● 三级加密程序存储器 ● 32个可编程I/O口线 ● 全双工UART串行通道 ● 低功耗空闲和掉电模式 ● 三个16位定时器/计数器 ● 与MCS-51单片机产品兼容 ● 8K字节在系统可编程Flash存储器 (2)功能特性描述：
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。
AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。AT89S52的引脚结构如图2-4所示。
图2-4 AT89S52的引脚
结构
7
基于单片机的心率计设计
2.3.2红外传感器
红外技术是在最近几十年中发展起来的一门新兴技术。它在科技，国防，和工农业生产等领域得到广泛的应用，特别是在科学研究、军事工程和医学方面起着极其重要的作用。例如在红外制导火箭、红外成像、红外遥感等。而红外辐射技术的重要工具就红外传感器，红外传感器已经在现代化的生产实践中发挥着它的巨大作用。尤其是在实现远距离温度监测与控制方面，红外温度传感器以其优异的性能，满足了多方面的要求，因而在产品传感器大显身手的地方。因此红外传感器的发展前景也是不可估量的。本设计的心率计的传感器采用一对5MM的红外对管外辅少许电路所组成的红外传感器，红外对管是红外线发射管与光敏接收管，或者红外线接收管，或者红外线接收头配合在一起使用时候的总称。
红外线发射管在LED封装行业中主要有三个常用的波段，如下850NM、875NM、940NM。根据波长的特性运用的产品也有很大的差异，850NM波长的主要用于红外线监控设备，875NM主要用于医疗设备，940NM波段的主要用于红外线控制设备。EG：红外线遥控器、光电开关、光电记数设备等。
光敏接收管是一个具有光敏特征的PN结，属于光敏三极管，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时,有很小的饱和反向漏电流（暗电流）。此时光敏管不导通。当光照时,饱和反向漏电流马上增加，形成光电流,在一定的范围内它随入射光强度的变化而增大。
2.3.3双运算放大器LM358N
LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有使用运算放大器的可用单电源供电的场合。 特性:
● 低输入偏流 ● 内部频率补偿
● 直流电压增益高(约100dB) ● 单位增益频带宽(约1MHz)
● 电源电压范围宽：单电源(3—30V)；双电源(±1.5 一±15V) ● 低功耗电流，适合于电池供电 ● 低输入失调电压和失调电流 ● 共模输入电压范围宽，包括接地
● 差模输入电压范围宽，等于电源电压范围
8
基于单片机的心率计设计
● 输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V) LM358的引脚结构如图2-5所示。
图2-5 LM358的引脚结构
2.3.4 LCD12864
LCD12864是一种2线或3线串行多种接口方式、具有4位/8位并行，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块方便的操作指令、灵活的接口方式，可构成全中文人机交互图形界面。能显示16×16点阵8×4行的汉字。 也可显示图形，低电压低功耗是它另一个显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论电路硬件结构或程序显示都要简洁很多，且该模块的成本也略低于相同点阵的图形液晶模块。 (1)应用
条线图显示、仪表面板、工业控制、LCD显示 (2)基本特性:
● 低电源电压（VDD:+3.0--+5.5V） ● 显示分辨率:128×64点
● 内置汉字字库，提供8192个16×16点阵汉字 ● 内置 128个16×8点阵字符 ● 2MHZ时钟频率
● 显示方式：半透、STN、正显 ● 驱动方式：1/32DUTY，1/5BIAS ● 视角方向：6点
● 背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/5—1/10 ● 通讯方式：可选串行、并口
● 内置DC-DC转换电路，无需外加负电压 ● 无需片选信号，简化了软件设计
● 工作温度: 0℃ -- +55℃ ,存储温度: -20℃ -- +60℃
9