基于51单片机的心电监护设计
基于51单片机的智能充电器的设计.doc
基于51单片机的智能充电器的设计1. 引言智能充电器的设计是将充电器与微控制器相结合，实现充电过程的自动化和优化。
本文将介绍一种基于51单片机的智能充电器的设计方案。
该充电器能够根据电池的状态智能调整充电电流和充电时间，提高充电效率和电池寿命。
2. 设计方案智能充电器的设计方案如下：2.1 硬件设计充电器的硬件主要包括电源模块、控制模块、显示模块和充电模块。
2.1.1 电源模块电源模块提供稳定的直流电源供给整个系统，可以使用变压器和整流电路来获得所需要的直流电压。
2.1.2 控制模块控制模块使用51单片机作为主控芯片，通过各种传感器检测充电电流、充电电压和电池状态。
根据检测结果，控制模块可以自动调整充电电流和充电时间，以最佳的方式完成充电过程。
2.1.3 显示模块显示模块用于显示充电器的状态信息，可以使用液晶显示屏或LED灯来实现。
2.1.4 充电模块充电模块是将电能传输到电池上进行充电的部分，可以采用一定的充电控制电路来控制充电过程。
2.2 软件设计智能充电器的软件设计主要包括充电算法和控制逻辑。
2.2.1 充电算法充电算法根据电池的充电状态和特性，计算出最佳的充电电流和充电时间。
常见的充电算法包括恒压充电、恒流充电和多段充电等。
2.2.2 控制逻辑控制逻辑负责监测电池的电压、充电电流和充电时间，并根据充电算法决定是否需要调整充电参数。
控制逻辑还可以实现保护功能，比如过流保护、过温保护和反接保护等。
3. 实现过程智能充电器的实现过程可以分为硬件设计和软件开发两个步骤。
3.1 硬件设计在硬件设计阶段，需要根据设计方案选择合适的电源模块、传感器、显示模块和充电模块。
然后进行硬件电路的布局和连接，确保电路正常工作。
3.2 软件开发在软件开发阶段，首先需要编写51单片机的控制程序。
根据充电算法和控制逻辑编写相关的代码，并与硬件进行连接和测试。
然后进行功能测试和性能优化，确保系统的稳定性和可靠性。
4. 总结本文介绍了一种基于51单片机的智能充电器的设计方案。
51单片机开题报告
51单片机开题报告51单片机开题报告一、引言51单片机作为一种常用的嵌入式微控制器，广泛应用于各种电子设备和工控系统中。
本文将介绍51单片机的基本原理、应用领域以及研究目标和方法。
二、51单片机的基本原理51单片机是由Intel公司推出的一种8位微控制器，其核心是8051内核。
它具有低功耗、高性能和强大的外设功能，可实现各种控制和通信任务。
51单片机采用汇编语言或C语言进行编程，具有较高的灵活性和可扩展性。
三、51单片机的应用领域51单片机广泛应用于各个领域，包括家电控制、工业自动化、智能交通、医疗设备等。
在家电控制方面，51单片机可以实现空调、洗衣机、电视等家电的控制和调节。
在工业自动化方面，51单片机可以用于控制生产线、机器人和仪器设备。
在智能交通领域，51单片机可以实现交通信号灯、车辆监控和智能停车系统。
在医疗设备方面，51单片机可以用于血压计、血糖仪和心电监护仪等医疗设备的控制和数据处理。
四、研究目标和方法本研究的目标是设计并实现一套基于51单片机的智能家居控制系统。
该系统将包括温度控制、照明控制、安防监控等功能。
具体的研究方法包括以下几个步骤：1. 系统需求分析：对智能家居控制系统的功能需求进行详细分析，确定系统的基本功能和性能指标。
2. 硬件设计：选择适当的传感器和执行器，设计系统的硬件电路和接口电路。
其中，传感器可以用于检测室内温度、湿度和光照强度，执行器可以用于控制灯光和电器设备。
3. 软件设计：使用汇编语言或C语言编写51单片机的程序代码，实现系统的各项功能。
其中，需要编写温度控制算法、照明控制算法和安防监控算法。
4. 系统测试与优化：对设计的智能家居控制系统进行测试和优化，确保系统的稳定性和可靠性。
同时，对系统的性能进行评估和改进。
五、结论本文介绍了51单片机的基本原理、应用领域以及研究目标和方法。
通过设计并实现一套基于51单片机的智能家居控制系统，可以提高家居的舒适度和安全性，实现能源的节约和环境的保护。
《2024年基于51单片机的温度控制系统设计与实现》范文
《基于51单片机的温度控制系统设计与实现》篇一一、引言在现代工业控制领域，温度控制系统的设计与实现至关重要。
为了满足不同场景下对温度精确控制的需求，本文提出了一种基于51单片机的温度控制系统设计与实现方案。
该系统通过51单片机作为核心控制器，结合温度传感器与执行机构，实现了对环境温度的实时监测与精确控制。
二、系统设计1. 硬件设计本系统以51单片机为核心控制器，其具备成本低、开发简单、性能稳定等优点。
硬件部分主要包括51单片机、温度传感器、执行机构（如加热器、制冷器等）、电源模块等。
其中，温度传感器负责实时监测环境温度，将温度信号转换为电信号；执行机构根据控制器的指令进行工作，以实现对环境温度的调节；电源模块为整个系统提供稳定的供电。
2. 软件设计软件部分主要包括单片机程序与上位机监控软件。
单片机程序负责实时采集温度传感器的数据，根据设定的温度阈值，输出控制信号给执行机构，以实现对环境温度的精确控制。
上位机监控软件则负责与单片机进行通信，实时显示环境温度及控制状态，方便用户进行监控与操作。
三、系统实现1. 硬件连接将温度传感器、执行机构等硬件设备与51单片机进行连接。
具体连接方式根据硬件设备的接口类型而定，一般采用串口、并口或GPIO口进行连接。
连接完成后，需进行硬件设备的调试与测试，确保各部分正常工作。
2. 软件编程编写51单片机的程序，实现温度的实时采集、数据处理、控制输出等功能。
程序采用C语言编写，易于阅读与维护。
同时，需编写上位机监控软件，实现与单片机的通信、数据展示、控制指令发送等功能。
3. 系统调试在完成硬件连接与软件编程后，需对整个系统进行调试。
首先，对单片机程序进行调试，确保其能够正确采集温度数据、输出控制信号。
其次，对上位机监控软件进行调试，确保其能够与单片机正常通信、实时显示环境温度及控制状态。
最后，对整个系统进行联调，测试其在实际应用中的性能表现。
四、实验结果与分析通过实验测试，本系统能够实现对环境温度的实时监测与精确控制。
51单片机写的项目
51单片机写的项目
7. 电子门锁：使用51单片机和密码输入模块，设计一个电子门锁系统，可以通过输入正 确的密码来开启门锁。
8. 智能灌溉系统：利用51单片机和湿度传感器，设计一个智能灌溉系统，可以根据土壤 湿度自动控制灌溉设备的开关。
51单片机写的项目
51单片机是一种经典的单片机型号，广泛应用于嵌入式系统和电子设备中。以下是一些 常见的基于51单片机的项目示例：
1. 温度监测系统：使用51单片机和温度传感器，设计一个温度监测系统，可以实时监测 环境温度，并将数据显示在液晶显示屏上。
2. 电子琴：利用51单片机的IO口和蜂鸣器，设计一个简单的电子琴，可以发出不同音调 的声音，通过按键控制。
3. 智能家居控制系统：使用51单片机和各种传感器，设计一个智能家居控制系统，可以 实现对家居设备（如灯光、窗帘、空调等）的远程控制和自动化控制。
51单片机写的项目
4. 智能车辆：利用51单片机和各种传感器（如外线传感器、超声波传感器等），设计 一个智能车辆，可以实现避障、跟随等功能。
5. 电子时钟：使用51单片机和数码管，设计一个电子时钟，可以显示当前的时间，并具 备闹钟功能。
这些项目只是一些常见的示例，基于51单片机的项目种类繁多，可以根据实际需求和兴 趣进行创新和扩展。
基于51单片机的防摔倒报警器设计与实现
基于51单片机的防摔倒报警器设计与实现设计与实现基于51单片机的防摔倒报警器摔倒是老年人出现的常见问题之一，而老年人的骨骼和身体机能比较脆弱，如果不及时发现摔倒情况，可能会导致严重后果。
因此，设计一款基于51单片机的防摔倒报警器，可以及时监测老人的摔倒情况，发出报警信号，提醒周围的人们。
1.系统设计（1）摔倒检测模块：通过加速度传感器检测老人是否摔倒，加速度传感器可以感知老人体重在地面上的状态，如果发生突然的变化，则表示可能发生摔倒。
（2）报警模块：使用蜂鸣器作为报警器，当摔倒检测模块检测到摔倒事件时，触发报警模块发出蜂鸣声。
（3）控制模块：使用51单片机作为控制器，通过编程实现数据的采集、处理和控制，当摔倒事件发生时，控制报警模块发出报警信号。
2.系统原理加速度传感器的原理是基于质量对加速度的感知，当有外力作用于传感器上时，传感器将产生电压变化。
通过对加速度传感器的信号进行采样和处理，可以得到老人体重在地面上的状态。
当传感器监测到摔倒事件时，会向51单片机发送一个信号，51单片机接收到信号后，会触发报警器发出报警声。
3.系统实现（1）硬件设计：硬件部分主要由51单片机、加速度传感器、蜂鸣器和其他必要的电路元件组成。
将加速度传感器与51单片机连接，通过IO口进行数据传输。
将蜂鸣器与51单片机连接，通过IO口进行控制。
（2）软件编程：软件部分主要包括数据采集、数据处理和报警控制三个部分。
首先，在数据采集过程中，通过读取加速度传感器的数值，获取老人体重在地面上的状态。
然后，在数据处理过程中，判断传感器数值是否发生突然变化，如果发生变化，则说明摔倒事件发生。
最后，在报警控制过程中，触发报警器发出报警声，可以通过设置蜂鸣器的IO口为高电平来实现。
4.系统应用总结：。
基于JAVA手机便携式心电监护分析仪的ECG信号采集模块设计
基于JAVA手机便携式心电监护分析仪的ECG信号采集模块设计李远;蒋稼欢;章毅;唐俊铨;刘玉梅【摘要】目的:设计一种基于JAVA手机的便携式心电监护仪的心电信号采集模块.方法:心电采集模块采用低功耗51单片机为控制核心,通过心电信号的采集、放大、滤波、A/D转换以及红外通讯接口5个模块,实现心电信号的采集及与JAVA移动手机之间的通信.结果:设计的采集模块具有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、增益可控等优点,可实现心电信号无失真采集和与手机间进行红外线通信.结论:该心电信号采集模块成本低、体积小、耗电少,适合患者自身携带和医务工作者使用.%Objective To design an ECG(electrocardiogram) acquisition module of JAVA cell phone-based portable ECG monitoring analyzer. Methods The functions of this acquisition module included ECC signal collecting, amplifying, filtering, A/D conversion and infrared data communication, which were controlled by the low-power-consumed 51 series microcontroller and achieved the ECG signal collation and communication with JAVA cell phone. Results This module showed the features of high input impedance, high common mode rejection ratio(CMRR) lower noise and controllable amplifying multiple, which could achieve the functions of ECG distortion-free collection and infrared data communication with telephone. Conclusion The system has the advantages of lower cost, small volume, low power consumption and being easy to carry .【期刊名称】《医疗卫生装备》【年(卷),期】2011(032)001【总页数】5页(P18-22)【关键词】心电监护;单片机;红外数据通信;手机【作者】李远;蒋稼欢;章毅;唐俊铨;刘玉梅【作者单位】400030,重庆,重庆大学生物工程学院;402160,重庆永川,重庆医科大学附属永川医院中心实验室;400030,重庆,重庆大学生物工程学院;400030,重庆,重庆大学生物工程学院;400030,重庆,重庆大学生物工程学院;400030,重庆,重庆大学生物工程学院【正文语种】中文【中图分类】TH772.2Abstract ObjectiveTo design an ECG(electrocardiogram)acquisition module of JAVA cell phone-based portable ECG monitoring analyzer.MethodsThe functions of this acquisition module included ECG signalcollecting,amplifying,filtering,A/D conversion and infrared data communication,which were controlled by the low-power-consumed 51 series microcontroller and achieved the ECG signal collation and communication with JAVA cell phone.ResultsThis module showed the features of high input impedance,high common mode rejectionratio(CMRR)lower noise and controllable amplifying multiple,which could achieve the functions of ECG distortion-free collection and infrared data communication with telephone.ConclusionThe system has the advantagesof lower cost,small volume,low power consumption and being easy to carry.[Chinese Medical Equipment Journal，2011，32（1）：18-22]Key words ECG monitoring;singlechip;infrared data communication;cell phone随着科技的进步和社会的发展，现代医疗已从过去的疾病治疗转为预防、保健和提高身体素质[1]。
基于STM32单片机的心电监测系统
Science &Technology Vision 0概述科学技术发展水平日新月异，医疗水平逐渐提高，人们越来越关注自己和家人的健康状况。
在众多生理信号中，心电信号的监测一直都是各国研究者们深入研究和学习的重点，由于传统的ECG 仪器相对较大并且依赖于PC 和显示器显示器，而从国内外心电图仪的发展趋势来看，新型心电监测设备越来越便携化，智能化，远程化。
因此，便携性和易操作是目前家用心电监护仪设备亟待解决的问题[1]。
在这样的背景下，本文设计了一款使用STM32F103ZET6作为主控芯片，AD8232芯片作为前端采样，ADC 配合DMA 快速采集传输心电信号，再对所采集心电信号进行处理，最后根据使用者需求选择显示方式，从而实现一款轻便小巧、操作简单、低成本的心电监测设备的设计。
1系统结构本文设计的心电监测系统由STM32F103ZET6最小系统、AD8232模拟前端、OLED 显示模块、HC-05蓝牙模块组成，医用AgCl 采样电极通过单导联的方式将感知的心电信号传输到AD8232模块，进行初步信号调理及放大后，由STM32单片机的ADC 采集基于STM32单片机的心电监测系统李昊霖徐凌桦摘要针对目前市面上的心电图监测设备存在体积庞大、价格昂贵等问题，设计了一款轻便小巧，价格相对便宜，操作简单的心电监测系统。
本设计使用AD8232方案作为模拟前端，通过STM32单片机对心电信号进行处理，最后通过OLED 屏幕，或者通过蓝牙与上位机等终端设备连接来显示心电图及心率，从而实现心电监测的基本功能。
经实际测量的结果显示，本设计在使用上满足应用的测量精度同时也非常便捷，有较高实用价值。
关键词心电监测；AD8232；STM32；滤波中图分类号:TH776.1文献标识码:ADOI ：10.19694/ki.issn2095-2457.2020.22.12AbstractAiming at the problems of large and expensive ECG monitoring equipment on the market ，a light and compact ECG monitoring system with relatively low price and simple operation is designed.This design uses the AD8232solution as the analog front end ，processes the ECG signal through theSTM32microcontroller ，and finally displays the ECG and heart rate through the OLED screen or through Bluetooth and the host computer and other terminal devices to realize the basic function of ECG monitoring.The actual measurement results show that the design meets the application'smeasurement accuracy in use and is also very convenient ，with high practical value.Key wordsECG monitoring;AD8232;STM32;Filtering李昊霖在读研究生,研究方向为物联网应用,贵州大学<电气工程学院>。
单片机及图像识别技术下心肌梗死监测与甄别系统的设计
单片机及图像识别技术下心肌梗死监测与甄别系统的设计随着人类生活水平的提高和生活方式的改变，心脏病的发病率逐年上升。
其中，心肌梗死作为一种严重的心脏疾病，已成为危及人类健康的主要因素之一。
如何快速、准确地发现心肌梗死、并做出及时的干预，成为医学界的热点和难点问题。
本文中，我们将结合单片机及图像识别技术，设计实现一个心肌梗死监测与甄别系统。
一、系统介绍本系统采用图像采集和分析技术，通过单片机进行运算和控制，实现对心肌梗死的监测和甄别。
系统由三部分构成：图像采集模块、识别算法和显示模块。
1. 图像采集模块：该模块负责采集心脏图像，将其传输至识别算法进行处理。
2. 识别算法：该算法主要采用图像处理和机器视觉技术，对心脏图像进行分析和识别，得出心肌梗死的判断结果。
3. 显示模块：该模块将识别结果通过LCD显示，同时还可通过LED 等灯光或声音等形式进行提示。
二、系统设计1. 硬件设计(1)图像采集模块：该模块采用高像素和高拍摄速度的相机，可确保图像的清晰度和稳定性。
同时，为了保证图像的实时性，我们采取了基于DSP的图像处理器，能够快速地对采集图像进行处理和传输。
(2)单片机：本系统采用ARM单片机，具有强大的处理能力和高效的功耗控制。
同时，单片机内置多个通用I/O接口，可用于数据采集、控制以及图像显示等任务。
(3)其它硬件：系统还需配备稳压电源、指示灯、LCD显示模块等。
2. 软件设计(1)图像处理与分析：该部分主要通过OpenCV进行实现，包括图像灰度化、直方图均衡化、边缘检测、特征提取等处理步骤。
(2)机器学习和分类算法：我们选用支持向量机（SVM）算法，该算法具有较高的分类精度，能够有效地判断心肌梗死的发生情况。
(3)单片机程序设计：主要涉及数据采集、控制和显示等任务。
程序中需要结合外设模块和上述算法进行相应的数据处理和控制。
三、系统实现1.图像采集：利用ADC实现图像采集，具体为将GPIO口连至像素时钟和数据线，采用摄像头进行图像采集。
基于51单片机控制的开关电源设计
基于51单片机控制的开关电源设计一、引言开关电源是一种将交流电转换为直流电的电子设备，广泛应用于各个领域。
本文将以基于51单片机控制的开关电源设计为题，介绍设计的原理和实现过程。
二、设计原理开关电源的设计主要包括输入电路、滤波电路、变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路以及控制电路。
其中，控制电路起到控制和调节输出电压的作用。
在本设计中，我们采用了51单片机作为控制电路的核心，通过编程控制电路的开关状态，实现对输出电压的精准调节。
三、设计过程1. 输入电路的设计：输入电路主要用于将交流电转换为直流电，并对电压进行稳压处理。
我们选择了整流桥和滤波电容作为输入电路的核心元件，通过整流和滤波，将交流电转换为平稳的直流电。
2. 变压器的设计：变压器是开关电源的重要组成部分，用于提高或降低输入电压的大小。
我们根据实际需求选择合适的变压器，使得输出电压与输入电压之间满足所需的关系。
3. 整流电路的设计：整流电路用于将输入电压转换为脉冲电压，我们选择了二极管桥整流电路，通过将输入电压进行整流，得到脉冲电压。
4. 控制电路的设计：控制电路是整个开关电源设计中最关键的部分，我们选择了51单片机作为控制电路的核心。
通过编程，我们可以控制开关管的开关状态，从而实现对输出电压的调节和稳定。
5. 输出电路的设计：输出电路主要用于输出稳定的直流电压。
我们选择了稳压电路和滤波电容作为输出电路的核心元件，通过稳压和滤波，得到稳定的输出电压。
四、实现效果通过以上的设计过程，我们成功实现了基于51单片机控制的开关电源。
通过编程控制，我们可以实现对输出电压的精确调节和稳定控制。
该开关电源具有输出电压稳定、效率高、响应速度快等特点，适用于各种电子设备的供电需求。
五、总结本文以基于51单片机控制的开关电源设计为题，介绍了设计的原理和实现过程。
通过该设计，我们可以实现对输出电压的精确调节和稳定控制，满足各种电子设备的供电需求。
希望本文能为读者提供有关开关电源设计的参考和借鉴，同时也希望读者能够通过自己的努力和创新，设计出更加高效和稳定的开关电源。
基于51单片机的电池检测仪设计制作
学士学位论文Shandong University Bachelor’s Thesis论文题目：基于51单片机的电池检测仪设计制作The design of the battery tester based on 51 SCM作 者 姓 名： XXX专 业： 电子信息工程指导教师姓名: XXX2011年 5 月分类号：密 级： 单位代码： 学 号：20071201067目录摘要：本次设计采用的电池内阻测量方法为双电阻测量法，采用AT89S52单片机为主控芯片和以1)1/(r R U E r --=为设计原理进行设计。
系统集成了单片机开发板、电压测量模块，A/D 转换模块、开关电路。
整个系统结构清晰, 自动化程度高,测量快速准确,硬件结构简单,抗干扰性强,具有较高的稳定性和可靠性。
关键词 :电池 内阻 ;测量方法 ;硬件设计 ;软件设计ABSTRACT ：The method to measure internal resistance of the battery —double resistances measurement method was introduced in this paper. I use the AT89S52 as the master chip and the design is based on the Formula--1)1/(r R U E r --=.In the design, the system includes MCU development board, Voltage measurement module, A /D converter module, Switch circuit. The System structure is clear, high degree of automation. And it has the fast and accurate measurement, simple hardware structure, strong anti-interference and high stability and reliability.Keywords: Battery, Internal resistance, Measurement, Hardware Design第一章前言每个电池都有内阻。
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基于C8051单片机的无线心电监护系统设计
1 引言
随着经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，健康已成为人们关注的焦点。心脏
疾病是危害人类健康的一大杀手，其偶然性与突发性的特点使得心电监护系统具有重要
的临床应用价值。由于传统的心电监护仪不能进行远距离的实时监护，所以便携式无线
心电监护系统显得更加重要。无线医疗监护系统主要由生理信息与数据采集、无线数据
通信、控制和显示等单元组成。目前国内已有用于临床的无线心电监护产品，但其采用
的方案大都是“采集器+发送器(PDA或手机)”，从成本上看其价格昂贵；从无线传输方
面看，大多是将心电数据以模拟信号传输，这必然导致信号在传输过程中发生失真。此
外，由于人体电阻差异导致心电信号在1～10 mV之间变动，固定放大倍数系统缺乏适
应性。
基于此，这里提出基于C8051F320单片机的无线监护系统。该系统分为数据采集盒
和PC监护终端两部分。数据采集盒在设计中充分考虑其体积小、功耗低、操作快捷的
要求，因此全部采用SMT封装的元器件；PC监护终端通过USB接收数据。采用VC++
编写显示、存储、分析处理和报警等功能程序。实验结果表明该系统能满足病人在100
m范围内活动，并能根据不同病人选择合适的放大倍数；由于心电信号在数据采集盒内
经MD转换器处理后才发送，信号抗干扰能力更强。
2 系统硬件设计
2．1 系统整体构成
系统南数据采集盒和PC监护终端两部分构成，见图1。数据采集盒采用
C8051F320单片机为核心采集心电数据并控制程控放大器，采用NRF24L01模块
收发数据与PC监护终端通信。PC监护终端中 C8051F320单片机通过NRF24L01
模块接收心电数据并通过自带的USB接口将数据送至PC机。
2．2 心电采集与程控放大电路
心电信号属于微弱信号，由于个体差异，体表心电信号的测量幅值范围为 1～10 mV，
在测量心电信号时存在较强干扰，包括测量电极与人体之间构成的化学半电池所产生的
直流极化电压；以共模电压形式存在的50Hz工频干扰；人体运动、呼吸引起的基线漂
移；肌肉收缩引起的肌电干扰等。针对极化电压和肌电干扰，采用HOLTER遥测三导
连线和一次性心电电极与人体接触，其中一次性心电电极采用氯化银和医用压敏胶制
成，能很好地减小肌电干扰。共模干扰的存在要求前置放大器具有极高共模抑制比
(CMRR)，不低于80 dB。根据以上要求，前端放大器采用仪用AD620放大器，放大
倍数约50倍；同时为抑制基线漂移和高频噪声的影响，后端电路采用0．05～100 Hz
的带通滤波器进一步处理信号进行，然后通过50 Hz的陷波电路再次处理信号。
为充分利用A/D转换的精度，在转换前先将信号放大到A／D转换器电路参考电
压的70％左右，考虑到信号中有附加的直流成分，需在A／D转换电路前增加电平调
节电路。个体心电幅度的差异要求电路中设计程控放大电路，又为便于心电信号的标定
和考虑到实际器件放大倍数与理论值的偏差，在程控放大前设置一个手动可调的放大电
路(1～10倍)。综合上述分析，心电采集与程控放大部分应包括：AD620前端放大、
0．05～100 Hz的带通滤波、50Hz陷波、手动放大、程控放大和电平提升等电路，如
图2所示。其中程控放大功能的实现主要利用CD4051电子开关的数字选通功能，能够
实现1～50倍的调节范围。
2．3 NRF24L01无线发射电路
NRF24L01是单片射频收发器件，工作于2．4～2．5 GHzISM频段，工作电压为1．9～
3．6 V，有多达125个频道可供选择。通过SPI写人数据，其速率最高可达10 Mb／s，
数据传输速率最高可达2Mb／s，并有自动应答和自动再发射功能。和上一代NRF2401
相比，NRF24L01数据传输率更快，数据写入速度更高，内嵌的功能更完备。器件内置
频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合增强式ShockBurst
技术，其中输出功率和通信频道可通过程序配置。器件能耗非常低，以-6 dBmW的功
率发射工作电流仅9 mA，接收时工作电流只有12．3 mA，多种低功率工作模式(掉电
模式和空闲模式)使节能设计更方便。结合C8051F320内部资源．采用自带的SPI接口
控制NRF24L01的读写，节省硬件资源也方便软件的编写。图3为无线发射控制电路。
2．4 PC监护终端设计
C8051F320集成了全速／低速USB功能控制器，用于实现USB接口的外部设备(不
能被用作USB主设备)。USB功能控制器(USB0)由串行接口引擎(SIE)、USB收发器(包
括匹配电阻和可配置上拉电阻)、1 KB FIFO存储器和时钟恢复电路(可以不用晶体)组
成，无需外部元件。USB功能控制器和收发器符合通用串行总线规范2．0版。监护终
端中的单片机也采用 C8051F320，无线接收部分和图3相同。C8051F320通过自带的
USB接口与PC进行数据通信(见图1)。
3 系统软件设计
3．1 数据采集盒程序设计
数据采集盒中以C8051F320单片机为核心，该器件是完全集成的混合信号片上系统
MCU，具有以下特性：(1)高速、流水结构的8051兼容的微控制器内核(可达25 MI/s)；
(2)全速、非侵入式的在系统调试接口(片内)；(3)通用串行总线(USB)功能控制器，有8
个灵活的端点管道、集成收发器以及1 KB FIFO RAM；(4)真正10位200 ks／s的17
通道单端／差分A／D转换器，带模拟多路器；(5)硬件实现的SMBus／I2C、增强型
UART和增强型SPI串行接口。
采集参数分析与确定：(1)心电能量主要分布在0．05～100 Hz之间，根据采样定理
可知A／D转换器的采样频率应大于200 Hz。综合考虑A／D转换器采样速度高和低
功耗，将其采样率设置为2000Hz；(2)由于A／D转换器每次采样时问并不相等，所以
采用TIME2定时器触发每个采样周期；(3)为提高传输速度和数据传输效率以及达到低
功耗的要求，将NRF24L01设置为数据块传输模式，每采样32个点发起一次无线数据
传输；(4)C8051 F320中的SPI口设置为4线主方式，NRF24L01的SPI为从方式。这
样不仅满足实时采样要求，还充分利用硬件资源和能源。图4为数据采集盒软件流程。
3．2 PC监护终端软件设计
3．2．1 C8051F320固件程序
单片机与NRF24L01间通过SPI接口交换数据，USB设置为块状传输模式与PC机
进行数据通信。为和数据采集盒相兼容，仍将每32个数据打成一个数据包，也可充分
利用硬件资源并提高数据传输效率。其流程图与数据采集盒类似。
3．2．2 PC机软件设计
PC机软件采用VC++6．0编写。VC++6．0中集成MFC开发环境，该环境提供丰
富的接口函数同时透明化程度较高，界面编写灵活且方便，同时大部分硬件开发商都提
供标准的C++接口函数供客户使用，DLL也是VC++的便捷之处，它是基于Windows
程序设计的一种装置。其中USB通信接口的控制部分通过调用SIXUSB．DLL动态连
接库实现；显示部分调用：MFC提供的库函数如Lineto()、Moveto()等，数据存储采
用数据流的方式存储；调用SetTimer(1，0,NULL)每1 ms产生1次时钟中断消息，便
于及时更新数据显示。由于USB模式设置为块状数据传输模式，所以PC机读取速度要
大于数据采集盒采集速度才能保证数据包不丢失，故每次预读128字节，然后判断真实
读到的数据量，将其放到数据存放地址以供显示。具体流程如图5所示。
4 联机调试及数据记录
4．1 数据采集盒的调试
在心电信号输入端加10 mV、70 Hz的正弦波信号，将程控放大部分增益设置为1，
观察A／D转换器输入端波形，调节手动放大器上的可调电阻，使整个电路的增益为200
倍，这样在A／D转换器处信号幅值应为1 V；将示波器设置为直流模式，调整抬高电
平电路至信号的中心线位于1．5 V左右。这样整个数据采集盒调试完毕，打开PC机端
软件，将程控放大增益设为1，在显示屏上应能看到正弦波信号。
4．2 数据记录
一次性心电电极同定位置：在左右肋骨下靠近胳膊处分别贴一个，在腹部右侧贴一个。
将 HOLTER导联线连接到电极上，并将另一端插到数据采集盒上，打开电源后，测试
者便可做一些基本活动。此时打开PC机端HeartECG软件，先手动选择程控放大倍数，
使心电信号处于屏幕中央，也可以选择自动模式，这样软件会根据算法自动调节放大倍
数便于心电信号的观测。实测数据如图6所示，其中图左是放大500倍波形，图右是
放大1 000倍波形。
5 结束语
实验结果表明该系统具有较强的抑制基线漂移能力、低功耗、操作简单和支持多个病
人同时监护等特点。在空旷环境下，测试者可在50 m范围内活动，室内可穿过1面水
泥墙。因全部采用SMT封装，数据采集盒尺寸仅为5 cm×6 cm，佩戴方便，是一款廉
价实用的无线心电监护系统。