便携式单片机控制型心率计方案设计

在显示心率值之后，单片机将对此心率值与80~120的人体正常脉搏范围进行比较。若此值X为80≤X≤120，液晶显示芯片中会显示“Very Good！”，以表示被测者心率正常；若此值不在80~120范围之内，即X＜80或者X＞120，那么，液晶显示芯片中会显示“A Little Bad！”，以便表示被测者心率出现不正常。

另外，为了提示用户及时观察心率值的显示，电路中还设置了一个提示音的装置。即每次脉冲到来时，单片机P3.7引脚所连接的蜂鸣器SP均会发出提示音，这样，当用户第二次听到这个提示音时，就表明1分钟的脉搏计数显示已经完成。如此一来，结合前面心率采集处理电路中对于每次脉搏给予的点亮闪烁装置，本心率计在使用时就可以通过声光相结合的形式形象地把脉搏的快慢显示出来。

本心率计设计的有效测量显示范围为50次/分~199次/分。为避免可能出现的干扰的影响，单片机对两个脉冲之间的时间间距进行检测，若发现有干扰，即次数值不在设置的有效测量显示范围之内时，则忽略该干扰而不显示。这样就更加降低了心率计在实际使用时出现误差的可能性。

元器件选取

电路中单片机选用AT89C2051单片机。液晶显示器芯片则选用SMC1602A，电路中用到的运算放大器IC1为常用的四运放LM324，它的四路分别分配给了IC1a、IC1b、IC1c和IC1d。本心率计的电源为7~9V直流电源，可以通过电池供电，也可通过交直流转换后来获取，正常工作时的工作电流为100mA。设计中使用的提示音装置为普通蜂鸣器，也可用8Ω微型喇叭来代替。另外，单片机采用的是12MHz的晶振，若用其它频率晶振，在软件设计中就需进行相应修改。

在使用前的安装时，可以将红外线发射管D1和红外线接收管Q1分别连接到一个夹子的两端。将剩余的电路板等部件安装于一个小盒中，为便于携带，小盒外部在电路安装完毕后应粘接一个可连接皮带的装置。为了方便使用时进行按键和观察，复位键K1、红色发光二极管D3、蜂鸣器SP以及液晶显示器芯片的显示窗口均要在盒子上留出相应放置的位置。同时液晶显示的窗口还应外加一个保护硬模，以免室外测量时的损坏。

在实际使用时，先将由图1中红外线发射管D1和红外线接收管Q1构成的检测夹子装置夹在被测者的任意一个检测手指上，然后连通电源。若观察到红色发光二极管在闪烁，那就表明心率计能够正常工作。此时，为保证观察的准确性，可以按下复位键K1使系统复位之后再重新开始测量并计数显示。

注意在两次听到蜂鸣器的提示音之后，首先观察到的结果是被检测者的心率，然后就是这个心率是否正常的英文提示语。若显示为“Very Good！”，则表示被检测者心率正常；若显示“A Little Bad！”，那么就表明被检测者的心率不太正常了。

软件设计

本心率计的软件设计采用的语言为汇编语言，主要的程序流程图如图4~图7所示。其中，图4为主程序流程图，图5为定时器中断子程序流程图，图6为 INT1外中断子程序流程图，图7为显示部分的子程序流程图。

 
结语

本文所设计的新型便携式心率计，设计方法比较简单易行，使用的元件也比较普遍。从总体来看，它具有体积小、抗干扰能力强、使用方便、易于观察、易于携带等多种优点。因此，该心率计将非常适合于体育训练和室外作业等场合的使用。