放大倍数为: (3-2)
截止频率为: (3-3)
按人体的脉搏跳动为200次/分钟时的频率是3.33Hz考虑,低频特性是令人满意的。
经过低通放大后输出的信号是叠加有噪声的脉动正弦波。
3.3 波形整形电路
波形整形电路如图3.6所示,U3B是一个电压比较器,C11、R29构成一个微分器,U3A和C7、R32组成单稳态多谐振荡器,其脉宽由C7、R32决定。
图3.6 波形整形电路
该比较器的阀值电压可用RV2调节在正弦波的幅值范围内,但是对RV2的调节要求并不严格,因为U2B的输出信号经C11、R29的微分后总是将正、负相间的尖脉冲加到单稳态多谐振荡器U3A的反向输入端,不会造成很大的触发误差。
当有输入信号时,U3A在比较器输入信号的每个后沿到来时输出高电平,使C7通过R32充电。大约持续20ms之后,因C7充电电流减小而使U2A同相输入端的电位降低到低于反相输入端的电位(尖脉冲已过去很久),于是U3A改变状态并再次输出低电平。这长的脉冲是与脉搏同步的,并由红色发光二极管DS3的闪亮指示出来。即发光二极管作脉搏测量状态显示,脉搏每跳动一次发光二极管就亮一次。同时,该脉冲电平通过R24送到单片机INT0脚,进行对脉冲的计算和显示。
由于前端电路中传感器部分不便于计算机中进行仿真,因此,为了不影响观察后续电路,选择用正弦信号模拟经过低通滤波器的波形,输入到波形整形电路前端,用示波器分别观察输入信号、U3B输出信号、经微分器C11、R29后的输出信号和最终输入到单片机的信号。仿真电路图如下所示:
图3.7 仿真电路图
示波器显示如下:
图3.8 示波器波形显示
经过比较器U2C的输出波形:
图3.9 经比较器输出的波形
经过微分器的输出波形:
图3.10 经微分器输出的波形
单片机接收到的信号:
图3.11 输入单片机的信号波形
3.4 单片机信号处理
本部分运用了ATMEL公司的89C51单片机作为核心元件,在这里运用单片机能更快更准确地对数据进行运算,而且可以根据实际情况进行编程,所用外围元件少,轻巧省电,故障率低。
3.4.1 AT89C51 简介
AT89C5l是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能的CMOS8位单片机,片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(EPROM)和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大,可灵活应用于各种控制领域。它具备一些特点:
1. 与MCS-51产品指令系统完全兼容;
2. 4k字节可重擦写Flash闪速存储器;
3. 1000次擦写周期;
4. 全静态操作:0Hz~24MHz;
5. 三级加密程序存储器;
6. 128×8字节内部RAM;
7. 32个可编程I/O口线;
8. 2个16位定时/计数器;
9. 6个中断源;
10.可编程串行UART通道;
11.低功耗空闲和掉电模式。
3.4.2 AT89C51 的结构
此次设计所使用的AT89C51 的封装形式是DIP40。如图3.12 所示。
图3.12 AT89C51 的封装形式
引脚功能:
VCC:电源电压。
GND:接地。 AT89C51单片机脉搏波提取电路的设计+源程序(5):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_2781.html