STC89C51单片机实现的心率监测设计

资源摘要信息:"本资源是一个基于51单片机设计的心率计项目，包括完整的源代码、设计文档以及电路图。该项目采用了STC89C51或其兼容型号的单片机，使用LCD1602液晶显示屏来实时显示心率数据，单位是每分钟的心跳次数。心率数据的获取依赖于用户将手指放置在红外对管中进行检测，系统可以在2秒内读出心率值。此外，心率计还具备设置心率报警上下限的功能，通过三个按键来完成操作：一个用于进入设置模式，另外两个用于调整上下限值。以下是对该项目所涉及的关键知识点的详细解读。 ### 51单片机基础 51单片机是指以Intel 8051为核心的微控制器系列，因其架构简单、成本低廉且性能稳定，广泛用于嵌入式系统的教学与产品开发。STC89C51是其中一种常见的型号，具有丰富的I/O端口、定时器/计数器以及串行通信接口等。 ### 心率检测原理 心率计通过红外传感器检测手指中血液流动对光的吸收变化，当心脏跳动时，血液流动引起血容量周期性变化，导致通过手指的红外光强度变化，通过计算这些变化的频率可以得出心率。 ### LCD1602液晶显示屏 LCD1602是一种字符型液晶显示模块，可以显示16个字符，共2行。它通过并行接口与单片机连接，用于显示心率数据以及报警提示信息。LCD1602模块通常使用HD44780控制器，支持多种字符集和显示模式。 ### 按键功能实现 按键部分通常需要消抖处理来避免因为按键接触不良引起的误操作。在本设计中，设置了三个按键分别对应“设置模式”、“增加”和“减少”功能。当按下设置模式按键时，系统进入心率报警限值设置状态，通过增加或减少按键来调整上限或下限心率值。 ### 硬件设计要点 1. **红外传感器**：用于检测血液流动造成的光强度变化，转换为电信号。 2. **信号处理**：单片机内部的ADC（模数转换器）将传感器的模拟信号转换为数字信号，以便进行进一步的处理。 3. **按键接口电路**：包括电阻和电容组成的消抖电路。 4. **LCD1602接口电路**：通常需要14个引脚，包括8个数据线、6个控制线。 5. **报警提示**：当检测到的心率超出设定的上下限时，需要通过蜂鸣器或其他形式发出声音或视觉提示。 ### 软件设计要点 1. **主程序循环**：负责监控按键状态，更新心率显示值，并在心率异常时触发报警。 2. **按键扫描程序**：用于处理按键输入，实现设置模式的切换及心率报警限值的调整。 3. **心率检测程序**：通过定时器中断或其他机制定时检测红外传感器信号，并计算心率。 4. **LCD显示控制程序**：用于控制LCD1602显示心率值以及报警提示等信息。 5. **报警判断程序**：根据实时检测的心率值与预设的限值比较，判断是否需要报警。 ### 仿真测试 在开发阶段，使用仿真软件对设计进行测试是非常重要的。仿真可以模拟硬件电路的工作状态，提前发现并修正代码和逻辑上的问题，以减少实际硬件调试时的问题。 ### 开发工具和环境 1. **Keil uVision**：用于编写、编译和调试51单片机的程序代码。 2. **Proteus**：用于设计电路原理图以及进行仿真测试。 通过本项目的实践，学习者可以深入理解51单片机的工作原理、心率检测的实现方法、外围设备的接口设计以及嵌入式程序的设计与实现。这不仅能够提升理论知识的应用能力，也为开发类似的心率监测产品提供了一个很好的参考和起点。"