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研发客服一、设计介绍
当前基于STC89C52单片机和PCF8591、PulseSensor心率传感器、SSD1306 OLED显示屏等元件实现了一个心率检测仪。检测仪可以通过采集心率传感器输出的模拟信号，并经过AD转换后计算出实时的心率值，然后将心率值通过IIC协议传输到OLED显示屏上进行展示。用户只需要将心率传感器固定在身体上，启动心率检测仪，就能够方便地实时监测自己的心率。
本项目的应用范围广泛，可以用于健康管理、健身锻炼、医疗等领域。在家庭中，人们可以使用该心率检测仪，及时监测自己的心率，对身体健康进行有效管理和控制；在健身房或健身教练中心，教练可以利用该心率检测仪来监测运动员的心率变化，以便针对性地调整训练计划，提高训练效果；在医疗机构中，医护人员可以使用该心率检测仪，监测患者的心率情况，及时发现异常情况，为患者的治疗提供有力的依据和参考。
二、硬件选型
本项目需要用到的硬件：
STC89C52单片机：作为主控芯片，负责读取PulseSensor心率传感器的模拟信号、进行AD转换、计算心率值，并将心率值通过IIC协议传输到OLED显示屏上进行展示。
PCF8591模块：用于实现STC89C52单片机通过IIC总线对PulseSensor心率传感器进行数据采集和AD转换。
PulseSensor心率传感器：用于采集人体的微弱心跳信号，并将信号输出到PCF8591模块。
SSD1306 OLED显示屏：用于显示心率检测结果，包括心率值及单位。
杜邦线、面包板：用于连接各个硬件模块和搭建电路原型。
三、实现代码
下面是项目核心代码，通过PCF8591接PulseSensor心率传感器采集心率，并通过IIC协议的0.96寸OLED显示屏显示出来：
#include < reg52.h >
#include < intrins.h >
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit SCL = P1^0;
sbit SDA = P1^1;
sbit LED = P2^0;
#define ADDR_PCF8591 0x90 // PCF8591的IIC地址：1001 0000
#define CMD_PCF8591_WR 0x40 // PCF8591写数据命令字：0100 CCCC，CCCC为通道选择
#define CMD_PCF8591_RD 0x41 // PCF8591读数据命令字：0100 CCCC，CCCC为通道选择
#define ADDR_OLED 0x78 // SSD1306 OLED显示屏的IIC地址：0111 1000
uchar heartRate[3]; // 存储心率值的字符串
/**
* 延时函数，控制IIC通信速度
*/
void Delay()
{
uint i, j;
for(i=0; i< 50; i++)
for(j=0; j< 500; j++);
}
/**
* IIC启动信号
*/
void IIC_Start()
{
SCL = 1;
SDA = 1;
Delay();
SDA = 0;
Delay();
SCL = 0;
}
/**
* IIC停止信号
*/
void IIC_Stop()
{
SCL = 0;
SDA = 0;
Delay();
SCL = 1;
SDA = 1;
Delay();
}
/**
* IIC发送一个字节的数据
* @param byte 发送的字节
* @return 接收到的应答位
*/
uchar IIC_SendByte(uchar byte)
{
uchar i, ack;
for(i=0; i< 8; i++)
{
SDA = (bit)(byte & 0x80);
byte < <= 1;
Delay();
SCL = 1;
Delay();
SCL = 0;
}
SDA = 1;
Delay();
SCL = 1;
Delay();
ack = SDA;
SCL = 0;
return ack;
}
/**
* 初始化PCF8591模块
*/
void Init_PCF8591()
{
IIC_Start();
IIC_SendByte(ADDR_PCF8591);
IIC_SendByte(CMD_PCF8591_WR | 0);
IIC_Stop();
}
/**
* 读取PCF8591的AD值
* @param ch 选择的通道编号
* @return AD转换后的数值
*/
uchar Read_PCF8591(uchar ch)
{
uchar value;
IIC_Start();
IIC_SendByte(ADDR_PCF8591);
IIC_SendByte(CMD_PCF8591_WR | ch);
IIC_Stop();
IIC_Start();
IIC_SendByte(ADDR_PCF8591 | 0x01);
value = IIC_SendByte(0xFF);
IIC_Stop();
return value;
}
/**
* 初始化SSD1306 OLED显示屏
*/
void Init_OLED()
{
IIC_Start();
IIC_SendByte(ADDR_OLED);
IIC_SendByte(0xAE); // 关闭显示
IIC_SendByte(0x00); // 列地址低4位
IIC_SendByte(0x10); // 列地址高4位
IIC_SendByte(0x40); // 起始行地址
IIC_SendByte(0xB0); // 设置页地址
IIC_SendByte(0x81); // 对比度设置命令
IIC_SendByte(0xCF); // 对比度值
IIC_SendByte(0xA1); // 段复用设置
IIC_SendByte(0xA6); // 常规显示模式
IIC_SendByte(0xA8); // 多路复用设置
IIC_SendByte(0x3F); // 页面数-1
IIC_SendByte(0xC8); // 扫描方式设置
IIC_SendByte(0xD3); // 设置显示偏移
IIC_SendByte(0x00);
IIC_SendByte(0xD5); // 频率设置命令
IIC_SendByte(0x80); // 分频系数
IIC_SendByte(0xD9); // 设置预充电周期
IIC_SendByte(0xF1);
IIC_SendByte(0xDA); // 设置COM硬件连接方式
IIC_SendByte(0x12);
IIC_SendByte(0xDB); // VCOMH设置
IIC_SendByte(0x40);
IIC_SendByte(0xA4); // 全部点亮/正常显示
IIC_SendByte(0xA6); // 正常/反显示控制
IIC_SendByte(0xAF); // 开启显示
IIC_Stop();
}
/**
* 在OLED上显示字符串
* @param x 开始列地址
* @param y 开始页地址
* @param str 需要显示的字符串
*/
void ShowString_OLED(uchar x, uchar y, uchar *str)
{
uchar i = 0;
IIC_Start();
IIC_SendByte(ADDR_OLED);
IIC_SendByte(0x00); // 列地址低4位
IIC_SendByte(0x10); // 列地址高4位
IIC_SendByte(0xB0 + y);// 设置页地址
for(i=0; str[i]!=' '; i++)
{
IIC_SendByte(0xB0 + y);
IIC_SendByte((x + 8*i) & 0x0F);
IIC_SendByte(((x + 8*i) > > 4) | 0x10);
IIC_SendByte(str[i]);
}
IIC_Stop();
}
/**
* 主函数，心率计算和显示
*/
void main()
{
Init_PCF8591(); // 初始化PCF8591模块
Init_OLED(); // 初始化OLED显示屏
while(1)
{
uchar adValue = Read_PCF8591(0); // 读取PCF8591的AD值
uint timeInterval = 100; // 设定采集心率的时间间隔，单位为毫秒
uint count = 0; // 统计脉搏跳动次数的计数器
uint heartRateValue = 0; // 计算得出的心率值
for (uint i=0; i< timeInterval; i++) // 在一定时间内采集数据
{
if (adValue > 200) // 当AD值高于阈值时，统计脉搏跳动次数
{
count++;
while(adValue > 100) // 等待一段时间，避免同一次脉搏被重复计数
{
adValue = Read_PCF8591(0);
}
}
adValue = Read_PCF8591(0); // 读取下一个AD值
}
heartRateValue = (uint)(count * 60.0 / timeInterval); // 计算心率值
sprintf(heartRate, "%d", heartRateValue); // 将心率值转换为字符串
ShowString_OLED(0, 0, "Heart Rate:"); // 在OLED上显示标题
ShowString_OLED(80, 0, heartRate); // 在OLED上显示心率值
ShowString_OLED(96, 0, "bpm"); // 在OLED上显示单位
}
}