家用智能心率检测仪(13)

单片机课设,运用AT89s52,

第四章 软件设计

4.1 软件总体设计

软件的编写对一个系统的控制至关重要，它将教授控制芯片怎么去进行相应的动作。这是数字电子计数的一大提点。

软件的设计主要在于单片机的控制程序编写，本设计涉及到单片机内部模块有：时钟定时、事件计数、内部中断、数码管驱动显示、键盘软件编写等程序的编写。程序的功能是控制整个系统的工作，通过单片机内部的定时/计数来设置定时事件与计数数值，通过时间与数值来进行相应的动作。

图4.1 软件流程图

单片机课设,运用AT89s52,

4.2 部分软件程序设计 4.2.1外部事件计数器程序设计

前端信号（即心率检测处理信号）为0~~5V的数字脉冲信号，单片机可以识别此类信号，AT89S52内部拥有三个16为的定时/计数器，T0、T1与AT89C51完全相同，故选择T0模式2事件计数模式，模式2为八位计数模式，计数上线为256，完全满足使用范围，初始化时设置为边沿触发模式。程序流程图如下。

图4.2 计数过程

4.2.2 定时中断程序设计

心脏跳动的频率称为心率（次/分钟），根据每分钟心脏跳动的次数来判断人体的健康程度，所以需要当时间到达时候，计数器将不再工作，因此，系统需要进行一分钟的定时时间，当一分钟的时间到达后，执行中断，禁止计数器工作，心跳次数显示为恒定值不变。

图4.3 定时中断流程图

单片机课设,运用AT89s52,

4.2.3 数码管驱动软件实现

数码管的驱动方式为动态驱动，程序上的编写实现要按照扫描形式进行，先打开一个，然后关掉，在打开第二个，在关掉，依次进行，每次点亮时间很短，并且需要进行延迟一点时间。

4.2.4心率程序设计流程

测量心率有模拟和数字两种方法。模拟方法是在给定的时间间隔内计算R波（或脉搏波）的脉冲个数，然后将脉冲计数乘以一个适当的常数测量心率的。这种方法的缺点是测量误差较大、元件参数调试困难、可靠性差。数字方法是先测量相邻R波之间的时间，再将这个时间转换为每分钟的心跳数测量心率的。这种方法的优点是测量精度高、可靠性好，并且能同时测量瞬时心率和平均心率。用数字方法测量心率的电路又分为两种类型：一种是使用一个可预置的计数器实现现除法电路；另一种是通过自动下降的时钟频率测量相邻R波之间的时间。

本次设计我们采用数字方法测量瞬时心率（Intantaneous Heart Rate,IHR）时，只要测出两相邻R波之间的时间（即心率周期），再将这个心率周期转换为每分钟的心跳数。如图所示，设心率周期为T秒，则瞬时心率的计算公式为

IHR=60/T (1-1)

如果用频率为f0的时钟脉冲作为测量时间基准，在R波由高电平变成低电平的瞬间触发外部中断INT0，开始对时钟脉冲计数，当R波再由高电平变成低电平的瞬间停止记数。设计数值为N，则T=N/f0秒，故瞬时心率的计算公式为

IHR=60f0/N (1-2)

我们用的单片机的时钟频率f0=12MHz时，IHR=60×12M/N=720M/N。平均心率（Average Heart Rate）的测量是将一定时间内测得的各个瞬时心率求平均值。设测得的瞬时心率为IHR1，IHR2， ，IHRn，则平均心率的计算公式为：

AHR=（IHR1+IHR2+ + IHRn）/n (1-3)

图4.4 心率处理波形

根据瞬时心率计算公式及图4.4，瞬时心率的计算应以12MHz的时钟频率作为时间基准，测量相邻两次心跳之间的时间，然后做除法运算。因此，瞬时心率计算电路应包