人體健康監(jiān)測器的設(shè)計(jì)

1、目錄第1章課題分析11.1 課題來源11.2 功能分析11.3 方案分析2第2章方案論證32.1 人體健康監(jiān)測器的設(shè)計(jì)基本方案32.2 各部分電路模塊基本設(shè)計(jì)原理32.2.1 單片機(jī)主控模塊32.2.2 體溫測量模塊42.2.3 心率測量模塊42.2.4 顯示模塊52.2.5 超限報(bào)警模塊6第3章硬件設(shè)計(jì)73.1 主控芯片、傳感器簡介及其工作原理73.1.1 AT89C51單片機(jī)的介紹73.1.2 DS18B20簡介及其工作原理93.1.3 MPX2100壓阻式傳感器簡介及其工作原理123.2 硬件電路設(shè)計(jì)123.2.1時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)133.2.2 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)133.2.3 體溫測量電路設(shè)

2、計(jì)以及誤差分析143.2.2 心率測量電路設(shè)計(jì)以及誤差分析153.2.4 顯示電路設(shè)計(jì)163.2.5報(bào)警電路設(shè)計(jì)17第4章軟件設(shè)計(jì)184.1 主程序流程圖184.2 子程序流程圖204.2.1 體溫測量程序流程圖204.2.2 心率測量子程序流程圖214.2.3 報(bào)警程序流程圖214.2.4 顯示子程序流程圖22第5章系統(tǒng)調(diào)試過程與分析245.1 軟件調(diào)試245.2 Proteus仿真255.3 系統(tǒng)仿真調(diào)試255.4 功能實(shí)現(xiàn)255.5 硬件調(diào)試285.5.1 靜態(tài)調(diào)試285.5.2 動態(tài)調(diào)試295.5 遇到的問題及解決方案29第6章社會經(jīng)濟(jì)效益分析31第7章總結(jié)32致 謝34參考資料35附

3、錄 電路原理圖37附錄 程序清單38第1章 課題分析本課題的題目是人體健康監(jiān)測器的設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的測量方法比較麻煩，而且需要一定的專業(yè)知識以及相關(guān)的專業(yè)人士來測量，本設(shè)計(jì)利用AT89C51單片機(jī)，通過編程對其加以控制，實(shí)現(xiàn)對人體基本體征的監(jiān)測，方便實(shí)用，普通人群就可以使用，并且價(jià)格相對低廉。此設(shè)計(jì)監(jiān)測人體的心率以及體溫，此兩項(xiàng)人體健康參數(shù)一旦超出正常人體健康范圍就會報(bào)警，時(shí)刻保證人體的健康。1.1課題來源隨著社會的發(fā)展，人類的健康不斷受到威脅，環(huán)境的污染帶來了食物的污染，人們的身體健康狀況也隨之受到威脅，此時(shí)人們開始注重如何實(shí)時(shí)的監(jiān)測人們的健康，一旦發(fā)現(xiàn)異常狀況，可以及時(shí)進(jìn)行控制，甚至是必要的治療

4、，為人們的健康提供可靠的保障。電子技術(shù)不斷更新，飛速發(fā)展，人體健康監(jiān)測系統(tǒng)的組件豐富起來，由最傳統(tǒng)的人工測量到模擬產(chǎn)品再到數(shù)字化、綜合化轉(zhuǎn)化，并且不斷的走向人性化。本設(shè)計(jì)充分發(fā)揮人性化性質(zhì)，利用單片機(jī)AT89C51速度快、功耗成本低、調(diào)試便宜等特點(diǎn)，配合溫度以及壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)對人體基本體征的監(jiān)控，并且有顯示功能以及超限報(bào)警功能，及時(shí)提醒人們的健康狀況，達(dá)到監(jiān)測預(yù)警作用。1.2功能分析 本設(shè)計(jì)是人體健康監(jiān)測器系統(tǒng)，它可對人體體溫和心率進(jìn)行監(jiān)測，通過四位數(shù)字顯示，其中第一位作為功能識別，其余三位顯示數(shù)據(jù)，體溫設(shè)置一位小數(shù)，同時(shí)要設(shè)置心跳指示燈，能同步顯示心跳情況。最終要達(dá)到既能正確顯示測量結(jié)果，

5、又能超常報(bào)警的目的。本設(shè)計(jì)是以AT89C51單片機(jī)為核心，輔以一些外圍電路。對于體溫監(jiān)測，采用溫度傳感器采集體溫信號并把數(shù)據(jù)放大再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)進(jìn)行處理；對于心率監(jiān)測，采用壓電傳感器采集心率信號并把數(shù)據(jù)放大濾波后送入單片機(jī)進(jìn)行處理?？梢酝ㄟ^按鍵進(jìn)行測量轉(zhuǎn)換，操作方便快捷。該系統(tǒng)的研究，在很多方面都有著積極的意義。 該系統(tǒng)主要是針對國內(nèi)外該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，立足我國實(shí)際情況，應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對人體體溫和心率等重要體征參數(shù)的智能化測量。在對病人的治療和監(jiān)護(hù)管理工作中，醫(yī)護(hù)人員需要對病人的體溫做定時(shí)的測量，以便能夠使醫(yī)生及時(shí)了解病人的身體狀況，對病情做出相應(yīng)的判斷，為制定治療方案提供參

6、考。本系統(tǒng)以“患者為中心”，醫(yī)護(hù)人員可以通過該系統(tǒng)實(shí)時(shí)提取患者相關(guān)信息，從而充分發(fā)揮個(gè)性化護(hù)理特點(diǎn)減輕醫(yī)院護(hù)理人員的勞動強(qiáng)度，提高工作效率，醫(yī)療臨床操作過程也更加規(guī)范化，從而使醫(yī)院護(hù)理工作邁上一個(gè)新臺階。 綜上所述，人體健康監(jiān)測器系統(tǒng)系統(tǒng)的研究是市場激烈競爭的必然產(chǎn)物，它基于滿足人們?nèi)找嬖鲩L的健康性的需求，適應(yīng)我國工業(yè)發(fā)展的要求。1.3方案分析該設(shè)計(jì)要完成對人體體溫、心率的監(jiān)測、心跳指示燈以及超常報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先，要實(shí)現(xiàn)對人體體溫以及心率的監(jiān)測，需要利用傳感器采集體溫以及心率信號，然后將采集到的信號轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可以處理的信號，再由顯示電路顯示出來，來實(shí)現(xiàn)監(jiān)測功能。體溫測量通過傳感器DS18

7、B20采集人體溫度信號，信號經(jīng)過傳感器后成為能夠直接被單片機(jī)處理的數(shù)字信號。心率測量通過傳感器MPX2100采集人體心率信號，信號經(jīng)過傳感器后輸出電壓與所受壓力成精確的正比關(guān)系，再通過電壓比較器將采集到的信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號，進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)得出心率大小。超常報(bào)警系統(tǒng)需要正確的人體健康參數(shù)來完成。人體健康參數(shù)是有一定標(biāo)準(zhǔn)的，正常人體心率大約在60-100次/分，老年人可能會偏慢一些，人體正常體溫平均在3637.5之間（腋窩），超出這個(gè)范圍就是發(fā)熱，本系統(tǒng)設(shè)置當(dāng)監(jiān)測出人體心率超出60-100次/分、體溫超出3637.5時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，提醒人們注意自己的身體狀況。第2章 方案論證本設(shè)計(jì)為人體健康監(jiān)測器的設(shè)

8、計(jì)，下面是對該設(shè)計(jì)的基本方案、各部分電路模塊以及傳感器的選擇的介紹。2.1人體健康監(jiān)測器的設(shè)計(jì)基本方案系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51作為主控制器，同時(shí)進(jìn)行兩種工作方式：人體心率監(jiān)測，人體體溫監(jiān)測。該方案可以有效、實(shí)時(shí)的顯示心率、體溫這些要求監(jiān)測參數(shù)，能夠達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)，設(shè)計(jì)方案是切實(shí)可行的，圖2.1為人體健康監(jiān)測器的工作原理框圖。電壓比較器單片機(jī)溫度傳感器DS18B20壓阻式傳感器MPX2100顯示電路超限報(bào)警電路圖2.1 人體健康監(jiān)測器原理框圖2.2各部分電路模塊基本設(shè)計(jì)原理由原理框圖可以看出，本設(shè)計(jì)大致分為5個(gè)主要模塊，其中包括單片機(jī)主控模塊、體溫檢測模塊、心率檢測模塊、顯示模塊以及

9、超限報(bào)警模塊。2.2.1單片機(jī)主控模塊本設(shè)計(jì)主控模塊選用單片機(jī)AT89C51。AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器。AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個(gè)I/O 口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM

10、，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位 。2.2.2體溫測量模塊人體溫度傳感器DS18B20AT89C51單片機(jī)體溫檢測模塊使用DS18B20溫度傳感器，它一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫,溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可

11、靠性更高。他在測溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較其他傳感器有了很大的優(yōu)勢，給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。體溫測量模塊方框圖如圖2.2所示。圖2.2 體溫測量模塊方框圖2.2.3心率測量模塊心率檢測模塊采用壓阻式壓力傳感器MPX2100，其采集心跳信號輸出為電壓信號，然后經(jīng)過電壓比較器，將采集的電壓信號與閾值進(jìn)行比較，若采集的電壓信號高于閾值則輸出1，否則輸出0，然后單片機(jī)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)過程利用編程控制，計(jì)每10秒脈沖個(gè)數(shù)再乘以6即為心率，同時(shí)顯示部分也設(shè)定為10秒鐘更新顯示一次，即可得到人體此時(shí)心率大小。心率測量模塊方框圖如圖2.3所示。人體壓阻式傳感器MPX21

12、00電壓比較器AT89C51單片機(jī) 圖2.3 心率測量模塊方框圖2.2.4顯示模塊在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，需要對檢測的心率以及體溫值實(shí)時(shí)顯示，考慮一下兩種方案。方案一：使用液晶顯示體溫以及心率值。液晶顯示屏（LCD）具有輕薄短小、低耗電量、無輻射危險(xiǎn)，平面直角以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢，可視面積打，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。同時(shí)不只能顯示數(shù)字還可以顯示中文漢字及各種單位。方案二：使用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管具有低能耗、低損耗、低壓、壽命長、耐老化、防曬、防潮、防火、防高低溫，對外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)，同時(shí)其精度比較高。但是同時(shí)要顯示心率以及體溫，數(shù)碼管無法顯示。根據(jù)題目要求，選擇使用

13、LM016L液晶顯示器。LM016L液晶模塊采用HD44780控制器，hd44780具有簡單而功能較強(qiáng)的指令集，可以實(shí)現(xiàn)字符移動，閃爍等功能，LM016L與單片機(jī)MCU通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，hd44780控制器由兩個(gè)8位寄存器，指令寄存器（IR）和數(shù)據(jù)寄存器（DR）忙標(biāo)志（BF），顯示數(shù)RAM（DDRAM），字符發(fā)生器ROMA（CGOROM）字符發(fā)生器RAM（CGRAM），地址計(jì)數(shù)器RAM(AC)。IR用于寄存指令碼，只能寫入不能讀出，DR用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動寫入DDRAM和CGRAM,或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出的數(shù)據(jù)，BF為1時(shí)，液晶模塊處于內(nèi)部模式，不

14、響應(yīng)外部操作指令和接受數(shù)據(jù)，DDTAM用來存儲顯示的字符，能存儲80個(gè)字符碼，CGROM由8位字符碼生成5*7點(diǎn)陣字符160中和5*10點(diǎn)陣字符32種.8位字符編碼和字符的對應(yīng)關(guān)系，可以查看參考文獻(xiàn)（30）中的表4.CGRAM是為用戶編寫特殊字符留用的，它的容量僅64字節(jié)，可以自定義8個(gè)5*7點(diǎn)陣字符或者4個(gè)5*10點(diǎn)陣字符，AC可以存儲DDRAM和CGRAM的地址。2.2.5超限報(bào)警模塊本系統(tǒng)采用發(fā)光二極管作為上下限超常報(bào)警指示燈，方便人們觀察。當(dāng)人體溫度高于或低于一定的值時(shí)系統(tǒng)會發(fā)光報(bào)警。同樣，當(dāng)心率值高于或者低于一定的值時(shí)系統(tǒng)會發(fā)光報(bào)警。人體正常體溫范圍為3637.5，正常心率為60-1

15、00次/分，所以當(dāng)測得的體溫以及心率超出以上范圍時(shí)，發(fā)光二級管發(fā)光進(jìn)行報(bào)警，提示人們注意自己的身體狀況。第3章 硬件設(shè)計(jì)人體健康監(jiān)測器的硬件電路主要由以下幾部分組成：時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、體溫測量電路、心率測量電路、顯示電路以及超常報(bào)警電路。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)AT89C51，溫度傳感器DS18B20，壓阻式傳感器MPX2100，LM016L液晶顯示模塊。下面將對本設(shè)計(jì)中使用到的芯片、傳感器以及硬件電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。3.1 主控芯片、傳感器簡介及其工作原理3.1.1 AT89C51單片機(jī)的介紹3.1.1.1 AT89C51引腳圖如圖3.1所示。圖3.1 AT89C51引腳圖AT89C51是一種低電

16、壓、高性能CMOS 8位微處理器，它具有4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的特性。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，不必?cái)U(kuò)展外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器這樣大大的減少了系統(tǒng)硬件部分，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。3.1.1.2 管腳說明VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏極開路雙向I/O口，每腳可吸收8個(gè)TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲

17、器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低8位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個(gè)TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低8位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低

18、，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高8位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部8位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高8位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P

19、3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（計(jì)時(shí)器0外部輸入） P3.5 T1（計(jì)時(shí)器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）RST：復(fù)位輸入。單片機(jī)的復(fù)位電路接一個(gè)Vcc(+5V電源)，在加電瞬間電容通過電阻充電在RST(復(fù)位引腳)端出現(xiàn)高電平，并保持一定時(shí)間，只要充電時(shí)間足夠長，就可使單片機(jī)復(fù)位。/VPP：當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.1.2 DS18B20簡介

20、及其工作原理DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS18B20之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93.75 ms和750 ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫,溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外 圖3.2 DS18B20封裝圖電源。因而使用 DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。他在測溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較D

21、S1820有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。DS18B20采用3腳PR35封裝或8腳SOIC封裝，如圖3.2所示。3.1.2.1 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼，每個(gè)DS18B20的64位序列號均不相同。64位ROM的排的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8X5X41）。ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.3所示。圖3.3 DS1

22、8B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.1.2.2 DS18B20的溫度轉(zhuǎn)化DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化為例:用16位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625/LSB形式表達(dá)，其中S為符號位。見表3.1： 表3.1 溫度的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式Bit 7Bit 6Bit 5Bit 4Bit 3Bit 2Bit 1Bit 0Ls byteBit 15Bit 14Bit 13Bit 12Bit 11Bit 10Bit 9Bit 8Ms byteSSSSS這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為

23、0，只要將測到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度。例如+125的數(shù)字輸出為07D0H，+25.0625的數(shù)字輸出為0191H，-25.0625的數(shù)字輸出為FF6FH，-55的數(shù)字輸出為FC90H。見表3.2：表3.2 溫度的轉(zhuǎn)化1250000 0111 1101 000007D0H850000 0101 0101 00000550H25.06250000 0001 1001 00010191H10.1250000 0000 1010 001000A2H0.50000 0000 0000 10000008H

24、00000 0000 0000 00000000H-0.51111 1111 1111 1000FFFFH-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1110 0110 1111FE6FH-551111 1100 1001 0000FC90H3.1.2.3 DS18B20使用中注意事項(xiàng)DS18B20雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下的問題：較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS18B20進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無

25、法讀取測溫結(jié)果。3.1.3 MPX2100壓阻式傳感器簡介及其工作原理壓阻式壓力傳感器是利用單晶硅的壓阻效應(yīng)制成的器件,即在硅基片上用擴(kuò)散工藝制成4個(gè)等值電阻的應(yīng)變元件構(gòu)成的惠斯登電橋。MPX2100 是摩托羅拉公司生產(chǎn)的一種帶溫度補(bǔ)值的壓阻式壓力傳感器,它采用先進(jìn)的半導(dǎo)體電子技術(shù)進(jìn)行微細(xì)加工,具有很好的線性度,輸出電壓和所加壓力成精確的正比例關(guān)系。由于傳感器硅片上集成有溫度補(bǔ)嘗網(wǎng)絡(luò),經(jīng)激光微調(diào),傳感器的零位輸出、滿量程輸出、線性度、溫度補(bǔ)嘗等都達(dá)到了較好的性能指標(biāo)。我國健康成人安靜時(shí)的收縮壓為13. 316. 0 Kpa (100120mmHg) ,舒張壓為8. 010.7 Kpa (608

26、0mmHg) ,這些數(shù)值都在MPX2100的壓力范圍內(nèi)，如表3.3所示。壓力范圍( KPa)壓力過載( KPa)典型工作電壓(V)最大工作電壓(V)溫度誤差帶( )線性度( %FS)全量程溫度影響( %FS)010040010160850. 10. 250. 5 1表3.3 MPX2100工作參數(shù)3.2硬件電路設(shè)計(jì)此電路設(shè)計(jì)包括體時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、體溫測量電路、心率測量電路、顯示電路以及超常報(bào)警電路，總電路圖見附錄。3.2.1 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)圖3.4 時(shí)鐘電路單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)是由時(shí)鐘電路提供的，系統(tǒng)采用12MHz的晶振作時(shí)鐘電路，在XTALI和XTAL2兩端跨接石英晶體及兩個(gè)微調(diào)電容。C

27、1和C2一般取30pF左右。本設(shè)計(jì)中振蕩器時(shí)鐘電路如圖3.4所示， 其中C2=C3=22pF。3.2.2 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)的RST引腳為主機(jī)提供一個(gè)外部復(fù)位信號輸入端口。復(fù)位信號是高電平有效，高電平有效的持續(xù)時(shí)間應(yīng)為2個(gè)機(jī)器周期以上。復(fù)位以后，單片機(jī)內(nèi)各部件恢復(fù)到初始狀態(tài)，單片機(jī)從ROM的0000H開始執(zhí)行程序。單片機(jī)的復(fù)位方式有上電自動復(fù)位和手工復(fù)位兩種，圖3.5是AT89C51單片機(jī)采用的上電復(fù)位電路。阻容器件的參考值圖中所示，即R12=10K，C3=22F。圖3.5 復(fù)位電路3.2.3 體溫測量電路設(shè)計(jì)以及誤差分析3.2.1.1 體溫測量電路設(shè)計(jì)體溫測量過程是將傳感器直接與人體接觸即

28、可采集人體體溫信號，DS18B20內(nèi)部進(jìn)行溫度變換，直接輸出數(shù)字信號，單片機(jī)可直接處理數(shù)字信號。DS18B20測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少，輸出信號即為數(shù)字信號，單片機(jī)可以直接接收，故可與單片機(jī)直接連接。其中DQ端與P3.7相連，電路圖連接如圖3.6所示。圖3.6 體溫測量電路3.2.1.2 體溫采集誤差分析溫度采集過程中可能會產(chǎn)生誤差，其誤差來源可能是由于傳感器與人體接觸不夠緊密，或是接觸時(shí)間較短，溫度未升至人體體溫就進(jìn)行讀數(shù)，可以多等待一會再進(jìn)行體溫讀數(shù)，這樣可以相對準(zhǔn)確的測出人體體溫。使用此人體健康監(jiān)測器的過程中，盡量避免以上情況的發(fā)生。 3.2.2心率測量電路設(shè)計(jì)以及

29、誤差分析因體溫測量使用的是DS18B20傳感器，輸出信號位數(shù)字信號，單片機(jī)可直接進(jìn)行處理，相對簡單，而心率測量則相對復(fù)雜一些，需要一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換的過成，下面對心率測量過程進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)的介紹。3.2.2.1心率測量電路的設(shè)計(jì)測量心率脈沖信號的傳感器采用壓阻式壓力傳感器MPX2100，將傳感器貼于人體，當(dāng)感受到心跳時(shí)動脈壓力發(fā)生變化，通過采集電壓變化信號來測心跳。傳感器采集信號，輸出為電壓值，通過一個(gè)電壓比較器進(jìn)行電壓值的比較，輸出信號為一個(gè)脈沖信號，單片機(jī)對電壓比較后輸出的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，每10秒更新顯示一次，以此來測得心率的大小。其中比較器設(shè)計(jì)的是一個(gè)任意電平比較器，采用LM324集成運(yùn)放來完成，

30、由于仿真過程中傳感器的電源電壓為5V，故設(shè)定此比較器的閾值電壓為2.5V，這里比較器起到一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換的作用，將傳感器采集到的電壓信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號，然后通過單片機(jī)對脈沖信號的計(jì)數(shù)來測出心率大小。心率測量部分與單片機(jī)管腳P3.4相連，其中還設(shè)有心跳指示燈，心臟每跳動一下，LED指示燈閃爍一次，心率測量電路如圖3.7所示。圖3.7 心率測量電路3.2.2.2 心率采集誤差分析心率測量過程中也可能產(chǎn)生誤差，其中傳感器MPX2100溫度誤差帶為0-85度，當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，可能會導(dǎo)致其傳感器產(chǎn)生誤差，誤差來源還可能是在測量過成中傳感器與人體接觸不夠緊密導(dǎo)致測得的電壓信號不準(zhǔn)確。在使用此人體健康監(jiān)測器的

31、過程中，盡量避免以上情況的發(fā)生即可。3.2.4顯示電路設(shè)計(jì)顯示電路部分采用 LM016L液晶模塊，此液晶模塊采用HD44780控制器，具有簡單而功能較強(qiáng)的指令集，可以實(shí)現(xiàn)字符移動，閃爍等功能，與單片機(jī)通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，本設(shè)計(jì)中管腳連接方式為D0-D7分別與單片機(jī)P1.0-1.7連接，圖3.8即為顯示電路。圖3.8 顯示電路3.2.5報(bào)警電路設(shè)計(jì)報(bào)警電路由二極管與電阻相連，如需要報(bào)警則二極管發(fā)光，其中何時(shí)報(bào)警可以編寫程序進(jìn)行控制，本設(shè)計(jì)中報(bào)警電路與單片機(jī)P2.0管腳相連，圖3.9即為報(bào)警電路。圖3.9 報(bào)警電路 第4章 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)就是用計(jì)算機(jī)所能接受的形式把解決問題的步

32、驟描述出來。簡單的說，軟件設(shè)計(jì)就是編制計(jì)算機(jī)程序。一個(gè)好的程序應(yīng)該完成規(guī)定的任務(wù)，而且應(yīng)該層次清晰、易于閱讀，并盡可能少占內(nèi)存，縮短執(zhí)行時(shí)間，但也不要一味地追求少占內(nèi)存，縮短執(zhí)行時(shí)間。這樣做可能會使程序的可讀性變差。隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，芯片的內(nèi)存容量也在不斷的增加，計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的時(shí)間也大大的縮短。因此，程序的長短和執(zhí)行時(shí)間，不再顯得那么重要，而程序的易讀性和程序的開發(fā)周期，顯得越來越重要。另外，在較復(fù)雜的程序設(shè)計(jì)中，必須充分考慮程序的可讀性、穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性、兼容性以及容錯(cuò)性等也是衡量與評價(jià)程序的優(yōu)劣的重要指標(biāo)。AT89C51單片機(jī)是電子時(shí)鐘系統(tǒng)的核心部分，各個(gè)模塊在單片機(jī)控

33、制下實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的功能。該系統(tǒng)的軟件部分的設(shè)計(jì)包括主程序、溫度測量子程序、心率測量子程序、超限報(bào)警子程序以及顯示模塊子程序，本章節(jié)著重介紹各個(gè)模塊程序的設(shè)計(jì)思想和流程。4.1主程序流程圖主程序的流程設(shè)計(jì)首先對系統(tǒng)和外接芯片進(jìn)行初始化，然后是體溫測量和心率測量程序，再通過程序控制，從LCD輸出顯示，最后是報(bào)警系統(tǒng)程序。主程序流程圖如圖4.1所示。 開始單片機(jī)初始化體溫顯示體溫心率超常報(bào)警LCD初始化體溫測量心率測量心率顯示圖4.1 主程序流程圖 4.2 子程序流程圖子程序包括溫度測量子程序、心率測量子程序、超限報(bào)警子程序以及顯示模塊子程序，下面對各個(gè)子程序進(jìn)行一一介紹。4.2.1體溫測量程序流程

34、圖開始DS18B20初始化跳過ROM結(jié)束接收溫度變換指令將數(shù)據(jù)送入單片機(jī)兩個(gè)連續(xù)單元數(shù)據(jù)處理送入顯示模塊 NY 圖4.2 體溫測量子程序流程圖較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS18B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS18B20進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測溫結(jié)果，體溫測量子程序流程圖如圖4.2所示。4.2.2心率測量子程序流程圖開始開定時(shí)器計(jì)數(shù)判斷計(jì)時(shí)是否到達(dá)10秒停止計(jì)數(shù)讀取計(jì)數(shù)值 否 是 圖4.3 心率測量子程序流程圖心率的檢測采用中斷完成，首先把存儲計(jì)數(shù)值設(shè)為零，之后對定時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)行初始化，然后進(jìn)行計(jì)數(shù)，之后判斷是否計(jì)時(shí)到達(dá)10秒，

35、若沒滿10秒則繼續(xù)計(jì)時(shí)，滿10秒則停止計(jì)數(shù)讀取計(jì)數(shù)值，然后繼續(xù)循環(huán)計(jì)時(shí)。4.2.3 報(bào)警程序流程圖報(bào)警程序流程圖如圖4.4所示，首先檢測體溫是否超常，超常則進(jìn)行報(bào)警然后再進(jìn)入心率檢測，若不存在超常則直接進(jìn)入心率超常檢測，心率超常檢測也是如此，最后結(jié)束報(bào)警檢測。開始判斷體溫是否超常判斷心率是否超常報(bào)警報(bào)警結(jié)束 圖4.4 報(bào)警子程序流程圖4.2.4顯示子程序流程圖首先進(jìn)行LCD初始化，開始測量心率時(shí)需要測量滿10秒才能得出心率值的大小，故顯示器初始化后需要判斷心率測量是否完成，未完成則顯示“wating”，若完成測量則顯示測量的心率數(shù)值，繼續(xù)顯示測得的體溫?cái)?shù)值。顯示程序流程圖如圖4.5所示。開始結(jié)

36、束LM016L初始化顯示“wating”判斷心率是否測出顯示心率數(shù)值顯示體溫?cái)?shù)值圖4.5 顯示子程序流程圖第5章 系統(tǒng)調(diào)試過程與分析單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試有硬件調(diào)試和軟件調(diào)試組成。兩者并不能完全分開，甚至可以的說是不可分割的統(tǒng)一體，單純的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試并不一定能達(dá)到理想效果，軟硬件相互結(jié)合，可以更容易、方便地幫助我們找到錯(cuò)誤之處。科學(xué)的方法是，首先排除明顯的軟件錯(cuò)誤和硬件故障。軟件調(diào)試主要是檢查程序的設(shè)計(jì)是否合理，解決考慮不到的漏洞，是否存在語法上的錯(cuò)誤和邏輯上的錯(cuò)誤；硬件調(diào)試主要是排除硬件方面的故障，例如由于焊接造成的短路和斷路，接線柱的正反接等等，同時(shí)不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)的完善性，糾正在設(shè)計(jì)方面

37、的不足之處。然后再進(jìn)行軟硬件聯(lián)合調(diào)試。聯(lián)合調(diào)試目的是達(dá)到軟、硬件之間的完美配合，解決二者之間的不協(xié)調(diào)問題，在這一過程中進(jìn)一步來糾正設(shè)計(jì)系統(tǒng)的錯(cuò)誤，進(jìn)而使整個(gè)設(shè)計(jì)達(dá)到最佳工作狀態(tài)。5.1 軟件調(diào)試隨著單片機(jī)開發(fā)環(huán)境的不斷發(fā)展，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展。圖5.1所示是Keil軟件的界面。Keil是目前流行的用于開發(fā)51系列單片機(jī)的軟件。該軟件提供了包括C編譯器、宏匯編、鏈連接、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境可以對C語言源程序進(jìn)行編譯,對匯編語言源程序進(jìn)行匯編,對目標(biāo)模塊和庫模塊進(jìn)行鏈接以產(chǎn)生一個(gè)目標(biāo)文件,生成HEX文件,對程序進(jìn)行調(diào)試等。圖5.1 K

38、eil軟件界面軟件設(shè)計(jì)主要是對仿真電路的各模塊進(jìn)行編程，從而實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，從整個(gè)畢設(shè)任務(wù)來看，軟件編程與調(diào)試占了很大一部分比例。由于軟件程序龐大，把整個(gè)程序分成若干個(gè)功能模塊，分別進(jìn)行編寫與調(diào)試。軟件調(diào)試主要是對所編寫的程序的各個(gè)部分，包括主程序、溫度或心率測量子程序、顯示子程序等的編譯，測試其語法錯(cuò)誤，從邏輯上測試程序的可行性。在調(diào)試之初，程序中出現(xiàn)了多處語法錯(cuò)誤，如變量和函數(shù)的大小寫錯(cuò)誤，還有很多語句后少分號。經(jīng)過反復(fù)修改，最終程序通過編譯，沒有語法上的錯(cuò)誤。5.2 Proteus仿真在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的過程中，硬件是經(jīng)過方案的討論確定之后才進(jìn)行實(shí)物焊接的，進(jìn)行仿真是方案確定的條件之一，對軟

39、件設(shè)計(jì)也有很大的幫助。為了方便調(diào)試，本系統(tǒng)先在PROTEUS中進(jìn)行仿真，仿真的過程中出現(xiàn)了很多問題，但都是一些小的問題，如元器件有重名的、端口標(biāo)注標(biāo)錯(cuò)、器件之間的連線沒有連上，經(jīng)過認(rèn)真檢查，逐一排除了器件連接之類的錯(cuò)誤。5.3系統(tǒng)仿真調(diào)試系統(tǒng)的仿真調(diào)試是對程序和PROTUES的綜合調(diào)試，調(diào)試時(shí)可以將軟件模塊一個(gè)一個(gè)分開進(jìn)行，再將它們連在一起聯(lián)調(diào)。軟件和PROTUES聯(lián)合調(diào)試，把程序生成的HEX文件加載到Proteus仿真的單片機(jī)中，仿真發(fā)現(xiàn)LED數(shù)碼管顯示的值閃爍不穩(wěn)定，經(jīng)過檢查程序發(fā)現(xiàn)主要是由于延時(shí)時(shí)間不夠，增大延時(shí)時(shí)間之后問題便被解決。經(jīng)過軟件和PROTUES聯(lián)合調(diào)試，解決了所有的問題，實(shí)

40、現(xiàn)了系統(tǒng)的功能，所以軟件和硬件調(diào)試很順利沒有出現(xiàn)任何問題，系統(tǒng)能正常進(jìn)行體溫及心率的檢測工作。5.4功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行體溫心率測量時(shí)，液晶顯示器顯示的J代表心率，T代表體溫，兩者均顯示為三位數(shù)字，其中體溫有一位小數(shù)。心率測量過程是通過計(jì)下10秒內(nèi)心跳此時(shí)，再乘以6來完成對心率的測量，用頻率為1.5HZ的脈沖模擬心跳，剛開始仿真時(shí)心率并不能立刻測出，而是需要等待10秒鐘，此過程中體溫的測量時(shí)可以顯示的，心率則顯示為“waiting”，此時(shí)因沒有心率，故報(bào)警電路會產(chǎn)生報(bào)警，D2即為報(bào)警電路的發(fā)光二極管，此時(shí)發(fā)光，圖中D1為新跳指示燈，剛開始測量時(shí)的監(jiān)測結(jié)果如圖5.2所示。當(dāng)10秒過后，心率測量已經(jīng)完成顯

41、示在LCD液晶屏幕上，若體溫以及心率均在人體正常參數(shù)范圍內(nèi)，即體溫在36-37.5之內(nèi)，心率在60-100次/分之內(nèi)，D2不發(fā)光報(bào)警，心率體溫均正常是的監(jiān)測結(jié)果如圖5.3所示。圖5.2 剛開始測量時(shí)的監(jiān)測結(jié)果圖5.3 心率體溫均正常是的監(jiān)測結(jié)果當(dāng)心率正常，體溫超出36-37.5范圍時(shí)，D2發(fā)光報(bào)警，此時(shí)心率正常體溫超常時(shí)的監(jiān)測結(jié)果如圖5.4所示。圖5.4 心率正常體溫超常時(shí)的監(jiān)測結(jié)果當(dāng)體溫正常，心率超出人體正常健康范圍時(shí)，D2發(fā)光進(jìn)行報(bào)警，用3HZ的脈沖模擬心跳，此時(shí)心率超常體溫正常的監(jiān)測結(jié)果如圖5.5所示。圖5.5 心率超常體溫正常的監(jiān)測結(jié)果當(dāng)體溫以及心率均不在正常人體健康范圍內(nèi)時(shí)，D2發(fā)光

42、進(jìn)行報(bào)警，此時(shí)體溫心率均異常的監(jiān)測結(jié)果如圖5.6所示。圖5.6 體溫心率均異常的監(jiān)測結(jié)果5.5 硬件調(diào)試硬件調(diào)試是整個(gè)設(shè)計(jì)的保證。它是軟件功能實(shí)現(xiàn)的載體，在進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試之前必須要做好硬件電路的檢查工作。檢查焊接是否存在虛焊，各元器件之間的裸露部分有無相互接觸現(xiàn)象，電源與地線是否連接正確等現(xiàn)象，避免在通電狀態(tài)下造成元器件或是芯片的燒壞。一些較明顯的故障排除后，要進(jìn)行上電檢查，利用萬用表檢查電路板上各焊點(diǎn)的電壓是否滿足設(shè)計(jì)要求。如果不滿足，說明存在問題，需要在斷電后進(jìn)行仔細(xì)的檢查，直到排除故障為止。5.5.1靜態(tài)調(diào)試靜態(tài)調(diào)試的目的是排除明顯的硬件故障。在通電之前，根據(jù)硬件邏輯設(shè)計(jì)圖，仔細(xì)檢查硬件電

43、路連接是否正確。元器件在焊接過程中要逐一檢查，例如二極管、電阻、電解電容的極性，電容的容量及耐壓，元件的數(shù)值是否正確等。在這一環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)了很多問題，主要是電路的焊接問題，如導(dǎo)線焊接錯(cuò)誤，漏焊等，否則，在通電的時(shí)候很容易造成電路電流過大，燒壞片子。經(jīng)過認(rèn)真檢查，都一一改正錯(cuò)誤。各元器件電源檢查。斷開電源，按正確的元器件方向插上元器件，分別通電，并逐一檢查每個(gè)元器件上的電源是否正確。將元器件插好后，各個(gè)芯片沒有出現(xiàn)發(fā)熱或其它不正常的現(xiàn)象。5.5.2動態(tài)調(diào)試在靜態(tài)調(diào)試中，對硬件電路進(jìn)行了初步的調(diào)試，只是排除了一些明顯的靜態(tài)故障。各個(gè)元器件內(nèi)部存在的邏輯錯(cuò)誤主要是通過軟硬件結(jié)合仿真檢測出來的。在此過程

44、中將程序燒入單片機(jī)，發(fā)現(xiàn)無法實(shí)現(xiàn)功能，燒入一個(gè)簡單程序使LED發(fā)光，發(fā)現(xiàn)此功能也無法完成，推測單片機(jī)燒壞了，后來換用其他單片機(jī)重新燒入程序，功能可以實(shí)現(xiàn)接，故之前推測正確，單片機(jī)燒壞了。功能實(shí)現(xiàn)的同時(shí)發(fā)現(xiàn)，溫度測量出數(shù)值一直為85，經(jīng)仔細(xì)排查發(fā)現(xiàn)是DS18B20初始化程序不完整，其中延時(shí)較小導(dǎo)致無法正確測出溫度大小，改正后測溫正常。5.5遇到的問題及解決方案仿真顯示部分起初設(shè)定為5秒更新顯示一次，時(shí)間較短的情況下不能正確測得模擬的心率，而后加長了更新顯示時(shí)間，設(shè)定為10秒，此時(shí)可正確測量心率。因心率仿真需要手動點(diǎn)擊調(diào)整電壓大小來模擬，此過程產(chǎn)生誤差較大，很難正確模擬心率，故用一個(gè)脈沖改變其頻率

45、大小來模擬心跳的快慢。在進(jìn)行軟件編譯時(shí)，起初總會出現(xiàn)許多錯(cuò)誤，類似于未定義變量，C語句邏輯上的錯(cuò)誤，在改寫過程中得到了指導(dǎo)老師的白老師的耐心指導(dǎo)，讓我掌握了程序設(shè)計(jì)需要注意的許多問題，學(xué)習(xí)到許多新知識，鍛煉和強(qiáng)化了邏輯思維能力。在剛開始使用仿真軟件時(shí)，由于使用的不熟練，常常造成工程文件的建立失敗，經(jīng)過同學(xué)的幫助，發(fā)現(xiàn)自己在建立過程中丟掉了一步，所以造成以后步驟的無法進(jìn)行。在聯(lián)機(jī)調(diào)試過程中，程序不能順利的被下載到單片機(jī)，剛開始做了許多工作，重裝了仿真軟件，重新建立文件、編譯，換用其他電腦運(yùn)行，結(jié)果都無濟(jì)于事，后來的不經(jīng)意間發(fā)現(xiàn)了文件的路徑不正確，經(jīng)過修改路徑后，再進(jìn)行程序的下載，就順利完成了。這

46、種錯(cuò)誤的造成是非常不應(yīng)該的，屬于粗心大意釀成的，在這以后，我更加細(xì)心的對待每一過程，避免此類錯(cuò)誤的發(fā)生。在調(diào)試過程中，液晶顯示部分不能正常顯示，經(jīng)過對軟件程序的排查，發(fā)現(xiàn)程序中缺少清零初始化，以及其他問題。經(jīng)改正后，上電調(diào)試，液晶仍然不能正常顯示，最后在測量LCD引腳電壓時(shí)，發(fā)現(xiàn)電源引腳沒有電壓值，原來在調(diào)試過程中不慎將液晶顯示的正極電源線電路破壞了，重新連接后，LCD正常顯示。第6章 社會經(jīng)濟(jì)效益分析在科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天，人工智能產(chǎn)品起到了不可忽視的作用，尤其是各種智能化的儀器、儀表在人們?nèi)粘Ｉ詈凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，給社會帶來了極大的便利。本設(shè)計(jì)就是一個(gè)用單片機(jī)控制的人體健康的

47、例子，它完成了從體溫、心率的采集、轉(zhuǎn)換、顯示以及控制的一系列任務(wù)。傳統(tǒng)的體溫測量辦法是利用體溫計(jì)計(jì)，這樣不僅測量時(shí)間長、讀數(shù)不方便、攜帶不方便無法達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測的目的，而且功能單一，已經(jīng)不能滿足人們在數(shù)字化時(shí)代的要求。本文提出了一種新型的設(shè)計(jì)方案，利用DS18B20溫度傳感器，通過單片機(jī)80C51控制，經(jīng)液晶顯示當(dāng)前體溫。系統(tǒng)的心率測量部分主要監(jiān)測人體心率，借以發(fā)現(xiàn)人體是否處于危險(xiǎn)狀況。雖然現(xiàn)今市面上有很多體溫、心率測試儀，但針對人們身體健康需要實(shí)時(shí)監(jiān)測的儀器卻很少，因此設(shè)計(jì)出可以實(shí)時(shí)監(jiān)測人體健康狀況的儀器十分必要。本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)作為控制平臺，系統(tǒng)采用DS18B20和壓阻式傳感器M

48、PX2100分別作為溫度傳感器和壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)人體體溫和心率的測量，測試結(jié)果表明了當(dāng)前人體體溫以及心率狀態(tài)，并由液晶顯示以提醒人們注意自己的身體狀況。該人體健康監(jiān)測系統(tǒng)使用方便，無需專業(yè)知識，適合普通人群使用，相信這一點(diǎn)肯定會受到大眾的親睞，且具有較高的可靠性、實(shí)時(shí)性、精確性、智能性和方便性。系統(tǒng)采用的傳感器都是較為先進(jìn)的測量準(zhǔn)確精度較高的傳感器，大大保證了人體健康狀況真實(shí)情況。最后，通過對硬件和軟件的調(diào)試，系統(tǒng)達(dá)到了本設(shè)計(jì)的要求。本系統(tǒng)操作簡單，模塊化設(shè)計(jì)，軟件可維護(hù)性好。且依靠其體積小、布線簡單、可靠性好、性價(jià)比較優(yōu)良等特點(diǎn)，與同類產(chǎn)品相比較，有著較好的市場競爭力。憑借系統(tǒng)的各方面性能，

49、相信會在實(shí)際生活中為我們帶來很大的便利，尤其是在醫(yī)院、養(yǎng)老院等需要實(shí)時(shí)監(jiān)測人體健康狀況的地方，因此具有一定的社會效益。依靠本系統(tǒng)良好的性能和較廣泛的應(yīng)用范圍，再加以完善，相信會可以創(chuàng)造出較好的經(jīng)濟(jì)效益。綜上所述，本設(shè)計(jì)具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。第7章 總結(jié)經(jīng)過三個(gè)月時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)鍛煉，我覺得自己對單片機(jī)知識的掌握又進(jìn)了一層。對單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)的研究和軟件編程的興趣增加不少。歸納起來，主要有以下幾點(diǎn)：1、有兩年多的時(shí)間都是在學(xué)習(xí)單片機(jī)原理知識，并未真正地去應(yīng)用和實(shí)踐。平時(shí)但是經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我接觸到了更多平時(shí)沒有接觸到的儀器設(shè)備、元器件發(fā)現(xiàn)了自己很多不足之處。我還體會到了所學(xué)理論知識的重要性

50、：知識掌握得越多，設(shè)計(jì)得就更全面、更順利、更好。2、了解進(jìn)行一項(xiàng)相對比較大型的科技設(shè)計(jì)所必不可少的幾個(gè)階段。畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠從理論設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐相結(jié)合、鞏固基礎(chǔ)知識與培養(yǎng)創(chuàng)新意識相結(jié)合、個(gè)人作用和集體協(xié)作相結(jié)合等方面全面的培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)。我經(jīng)過這次系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，熟悉了對一項(xiàng)課題進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)的過程。這些在我們在將來的工作和學(xué)習(xí)當(dāng)中都會有很大的幫助。 3、學(xué)會了怎樣查閱資料和利用工具書。如果想學(xué)一門知識，不能局限于一本書，應(yīng)多看幾本，既可以進(jìn)行比較又增加了見識，知識會更加全面，應(yīng)用起來也更有余地。另外平時(shí)課堂上所學(xué)習(xí)的知識大多比較陳舊，作為電子信息工程的學(xué)生，由于專業(yè)特點(diǎn)自己更要積極查閱

51、當(dāng)前的最新電子資料。一個(gè)人不可能什么都學(xué)過，什么都懂，因此，當(dāng)你在設(shè)計(jì)過程中需要用一些不曾學(xué)過的東西時(shí)，就要去有針對性地查找資料，然后加以吸收利用，以提高自己的應(yīng)用能力，而且還能增長自己見識，補(bǔ)充最新的專業(yè)知識。4、畢業(yè)設(shè)計(jì)對以前學(xué)過的理論知識起到了回顧作用，并對其加以進(jìn)一步的消化和鞏固。5、畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了嚴(yán)肅認(rèn)真和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。而且培養(yǎng)了吃苦耐勞的精神以及相對應(yīng)的工程意識，同學(xué)之間的友誼互助也充分的在畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中體現(xiàn)出來了。 6、 發(fā)現(xiàn)了許多我以前認(rèn)識理解的誤區(qū)，因?yàn)橐郧皩W(xué)單片機(jī)時(shí)錯(cuò)誤理解了某些書上的或老師講的思想，產(chǎn)生自以為正確的假象。7、多交談或請教容易更直接更正確的理解并掌握知識

52、。有些時(shí)候精神不是很集中，思想不通，但多和人交談經(jīng)人一點(diǎn)撥，有茅塞頓開的感覺。8、在設(shè)計(jì)硬件之前，對軟件如何圍繞硬件方面心中應(yīng)比較清楚透徹，否則將會使設(shè)計(jì)出來的硬件無法編程，成為一堆無用的東西，從而使設(shè)計(jì)走很大的彎路。本次設(shè)計(jì)的課題人體健康監(jiān)測器的設(shè)計(jì)，是一種非常具有實(shí)用價(jià)值的電子人體基本體征（心率、體溫）的實(shí)時(shí)檢測裝置，隨著社會的發(fā)展，人們物質(zhì)生活水平的提高，越來越多的人開始時(shí)刻關(guān)心自己以及家人的健康問題，而基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的人體基本健康監(jiān)測器體積小、準(zhǔn)確性好、使用方法簡單易懂，具有很高的性價(jià)比，因此勢必具有廣闊的市場前景。但本次設(shè)計(jì)但由于時(shí)間以及經(jīng)驗(yàn)有限，肯定存在許多不足之處，希望老師能給予進(jìn)一步指正。我認(rèn)為該產(chǎn)品還有許多功能可以完善，如記憶存儲功能、于上位機(jī)的連接通信功能