C8051F021单片机在血氧饱和度测量仪中的应用

"国防科学技术大学硕士学位论文 - 基于C8051F021单片机的脉搏血氧饱和度测量仪的研制" 这篇硕士论文详细介绍了基于C8051F021单片机设计的一款脉搏血氧饱和度测量仪。C8051F021是一款集成的微控制器，具有内置的12位ADC（模拟数字转换器），在血氧饱和度测量中起着关键作用。ADC在单片机中用于将模拟信号（如光电检测到的生理信号）转换为数字信号，以便进一步处理和分析。 ADC在测量仪的工作流程中，其转换过程受到多个因素的影响。首先，通过写1到ADCOCN的ADBUSY位来启动转换。ADBUSY位的设置允许定时器2或定时器3溢出，或者外部CNVSTR信号的上升沿触发连续转换。ADOBUSY位在转换过程中被置1，转换结束后自动清0，并可能触发中断，如果中断被允许，中断标志ADOINT会被置1。转换后的数据会存储在ADCOH和ADCOL寄存器中，数据对齐方式由ADOLJST位决定。 在ADC0的跟踪时序中，ADCTM位控制跟踪保持模式。默认情况下，ADC0输入会连续跟踪，除非正在进行转换。当ADCTM位设为1，ADC0进入低功耗跟踪保持模式，这在CNVSTR信号为低时激活，在CNVSTR的上升沿开始转换。在低功耗待机或休眠模式下，跟踪可以被禁止，以节省能源。对于快速变化的AMUX或PGA设置，这种低功耗模式有助于确保建立时间的需求得到满足。 论文的硬件设计部分涵盖了以C8051F021为核心的脉搏血氧饱和度测量仪的各个组成部分，包括光驱动电路、增益调节电路、滤波和放大电路、偏置电路、液晶显示电路以及电源。软件设计则涉及生成控制光源的时序、数据采集、结果显示、信号增益调节、数字滤波以降低噪声和漂移，以及采用自学习阈值和五点差分法来处理运动伪影和提取脉搏波的特征点。 最后，论文进行了数值定标，这是在实际应用中确保测量精度的关键步骤，以获得最准确的定标参数。此研究对于理解血氧饱和度测量仪的工作原理和开发过程，以及在心脑血管疾病监测、战场救护和高海拔地区体征监测等领域具有重要价值。