AT89C51单片机脉搏波提取电路的设计+源程序(5)
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。