目录
一、总体方案· ······················································1
1.1方案论证及系统工作原理·········································1
1.2总体方案图·····················································1
二、硬件选择························································2
2.1主控芯片MCS-51介绍············································2
2.1.1主要功能···················································2
2.1.2 MCS-51单片机内部结构······································3
2.1.3引脚信号···················································5
2.2 ADC0809的介绍·················································7
三、硬件电路的设计··················································9
3.1温度检测原理的设计·············································9
3.1.1温度测量··················································9
3.1.2温度部分电路图············································10
3.1.3 A/D转换部分电路图·········································11
3.2脉搏检测原理的设计·············································11
3.2.1 ST188光电传感器介绍·······································11
3.2.2 脉搏测量部分仿真··········································13
3.3 LCD显示电路的设计·············································14
3.3.1 LCD1602简介···············································14
3.3.2 LCD1602与单片机连接的电路图······················16
四、软件设计·························································17
4.1主程序流程图····················································17
4.2部分程序························································18
五、结论······························································19
附录一································································20
附录二································································30
附录三································································31
一、总体方案
1.1方案论证及系统工作原理
本系统设定两种工作方式：人体体温检测和指尖脉搏检测。指尖脉搏检测采用ST188光电传感器将脉搏的跳动转换成单片机可以接受的脉冲信号，每跳动一次就产生一个脉冲，利用单片机计数功能对信号进行计数，十秒钟进行一次采样，得到人体每分钟的脉搏跳动次数。人体体温检测使用MF58系列热敏电阻进行温度测量，将输出电压通过ADC0809进行A/D转换，将模拟量转换成数字量，利用温度与电压之间的关系得到当前的温度值。测得的脉搏、温度数据通过LCD1602进行显示。
该方案可以有效、实时的测量脉搏、体温这些要求监测的参数，能够达到系统设计的各项指标，设计方案切实可行。
1.2总体方案图
二、硬件选择
2.2 ADC0809的介绍
本系统采用ADC0809与ST188光电传感器组成脉搏测量系统。ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式AD转换器，可以和单片机直接接口。
ADC0809的内部逻辑结构如图4所示。
图4 ADC0809内部结构图
由图4可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁存器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
引脚图如图5所示。
图5 ADC0809引脚图
- IN0~IN7：8条模拟量输入通道
- ALE：地址锁存允许输入线，高电平有效。
- A,B,C为地址输入线，用于选通IN0~IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如表1所示：
表1 通道选择表
- ST为转换启动信号
- EOC为转换结束信号
- OE为输出允许信号
- CLK为时钟输入信号线
- VREF(+),VREF(-)为参考电压输入
三、硬件电路的设计
3.1温度检测原理的设计
3.1.1温度测量
温度测量原理图如图6所示。
图中Rt为负温度系数热敏电阻，R1=R3,R5=R7,R6=R8,R4=R2(R2为Rt在25℃时的电阻值)，R5//R6>>Rt，由电路理论知识不难得到
(1-1)
由上式可知在25℃时，Vo=0V，适当调整R6(R8)和R5(R7)的比值，容易做到45℃时，Vo=Vc=5V。
事实上，只要取
(1-2)
式中，R为温度为45℃时Rt的值。从而温度在25~45℃变化时，输出电压Vo变化范围是0~5V。
可以根据热敏电阻阻值和温度的关系以及Vo和阻值的关系，事先制作一张Vo（V）~t（℃）的关系表，存入单片机内部ROM中，以便通过查表的方式根据电压值得到温度值。
3.1.2 温度部分电路图
温度部分硬件电路如图7所示。
图7 温度部分硬件电路图
3.1.3 A/D转换部分电路图
A/D转换部分电路图如图8所示。
图8 A/D转换部分电路图
3.2脉搏检测原理的设计
3.2.1 ST188光电传感器介绍
1．采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成。
2．检测距离可调整范围大，4-13mm 可用。
3．采用非接触检测方式。
图9 底视图与内部电路示意图
左边是光电二极管的外形图，由发射二极管和接收管组成，如右图的电路示意图。A、K是红外发射二极管的正负极，C、E是接收管的正负极。
因此只要A极接高电平、K极接低电平，红外发射管就能发出红外线。可以在传感器加上外围电路来检测接收管的信号，进而确定是否接受到反射回来的红外线。
根据反射式红外光电传感器的原理和内部结构，我们可以设计下面的电路，电阻主要起限流作用，电阻值常设置R1=510Ω，R2=20kΩ。这样，如果接收管接收到反射回来的红外线，红外接收头导通，E管脚输出高电平，接近Vcc；如果没有没有接收到反射回来的红外线，红外接收头不导通，E管脚输出低电平，接近GND。
图10 ST188常用电路图
3.2.2 脉搏测量部分仿真
脉搏部分Multisim仿真如图11所示。
如图所示，电路的输入部分接上图的OUT引脚，利用LM358进行信号的放大、滤波和整流，将输入的信号转换成方波，方便单片机进行计数。
当输入1HZ，20mv的正弦信号，转换的结果如图12所示。
图11 脉搏部分电路仿真
图12 脉搏部分仿真结果
3.3 LCD显示电路的设计
3.3.1 LCD1602简介
1脚：Vss，电源地。
2脚：Vdd，电源正极。
3脚：Vee，液晶显示器对比度调整端，接电源端时，对比度最弱，接地时对比度最高。对比度过高会产生“鬼影”，使用时，可通过一个10KΩ的电位器调整对比度。
4脚：RS，数据/命令选择端，高电平时选择数据寄存器，低电平时，选择指令寄存器。
5脚：R/
,读写信号线。高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。4脚和5脚联合作用的功能如表2所列。
6脚：E，使能端。当E端为下降沿时，液晶模块写指令或写数据；当E为高电平时，为读状态或读数据。表3所列为4~6脚共同作用实现的功能。
7~14脚：DB0~DB7，8位双向数据线。
15脚：背光源正极。
16脚：背光源负极。
表2 4脚和5脚共同作用实现的功能表
| R/ | |
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表3 4~6脚共同作用实现的功能表
| R/ | | |
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清屏指令；
光标归位指令；
进入模式设置指令；
显示开关控制指令；
设定显示屏或光标移动方向指令；
功能设定指令等。
3.3.2 LCD1602与单片机连接电路图
1602与单片机连接如图13所示。
图13 LCD1602与单片机连接图
四、软件设计
4.1主程序流程图
4.2部分程序
部分程序如图14所示。
图14 部分程序
五、结论
通过这次设计的多参数床边监护系统，对单片机的认知更进一步，在刚开始的时候因为资料没有查找清楚，浪费了一个月的时间在DS18B20上面，经过老师的指导，才意识到温度传感器不能够准确的测量温度值，存在很大的误差。需要用到热敏电阻进行AD转换读取温度值。在得到新的方案后开始设计电路图进行编程，在编程仿真过程中，存在一个温度值一直无法准确读出的问题，经过自己一天的查找，发现问题在AD转换结束后的查表部分，所以经过半天的修改，因为调用子程序过多，导致问题的出现，所以及时的将程序改成顺序结构，减少子程序的调用，这么做虽然没有问题，但增加了程序，占用的内存也会变多，对于存在的这一问题将会在以后的学习中进一步改进。通过这次课设，学到了一下几个方面：首先。得到一个问题之后要及时的查找资料，找到最适合这个问题的设计，不能因为偷懒减少计算量而使用不精确的元件，其次就是遇到问题要冷静的分析问题，不能焦躁，一步一步的将问题拆分，细化，找到问题的所在。最后，要学会自主分析，不能轻信他人的语言，本次课设属于你自己的课设，别人只是给你提意见，并不能够完整的理解你所设计的问题，如果百分百的相信他人，那么你自己什么都没有学会，而且容易被误导。以上就是我对本次设计的总结。
附录一
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