(资料图片仅供参考)
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 * @parambyte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]!="\\0"; 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 } }审核编辑：汤梓红
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