《基于單片機的健康監(jiān)視儀設(shè)計與實現(xiàn)》13000字（論文）

1基于單片機的健康監(jiān)視儀設(shè)計與實現(xiàn)摘要自從改革開放后，中國人民漸漸不再滿足于生活水平，對生活質(zhì)量也提出了要求，而人體的健康狀況是衡量生活質(zhì)量的一個重要的標(biāo)準(zhǔn)，許多人通過運動來保持自己的身體狀況。伴隨著新型冠狀病毒的肆虐，全球的每個密集場所都要對人體溫度進行監(jiān)測，來防止病毒的快速傳播，因此在大型商場等人群密集的地點，需要在入口處設(shè)置體溫測量點，快速且準(zhǔn)確的測出人體溫度，否則會造成擁堵或者加劇疫情的傳播。同時，在當(dāng)下，可穿戴便攜式測量也成為了主流，例如運動手表的出現(xiàn)，使得人們可以隨時隨地觀察到自己的生理狀態(tài)，可以在運動中隨時觀察自己的心率、呼吸狀態(tài)。2020年疫情肆虐，使人們意識到了人體健康狀況的重要性，2021年疫情仍有卷土重來的趨勢，開發(fā)以STC89C52單片機為核心的系統(tǒng)用于評估身體健康指標(biāo)的身體監(jiān)視儀，將主芯片、DS18B20傳感器、LCD1602顯示器和軟件相結(jié)合，對疫情的防控有著十分重要的作用。先用Proteus進行仿真，再通過Keil4進行程序的編寫，最后進行硬件的調(diào)試。通過DS18B20溫度傳感器監(jiān)測人體溫度，ST188光電傳感器監(jiān)測心率，溫度和心率通過集成電路顯示在LCD1602液晶屏幕上。當(dāng)發(fā)生人體健康問題，例如心率超過指定的上限和下限時，蜂鳴器將開始發(fā)出警報。本次設(shè)計具有較強的使用價值，在當(dāng)下能夠?qū)σ欢ǚ揽毓ぷ髦衅鸬揭欢ǖ淖饔?，也能夠在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供一定的貢獻。關(guān)鍵詞：STC89C52單片機；DS18B20溫度傳感器；ST188光電傳感器；LCD1602液晶顯示屏目錄第1章 引言 [7]。4.2.5按鍵程序其流程圖如圖4-9所示。按鍵一按一下代表改變脈搏報警上限值，按兩下表示改變脈搏報警下限值。當(dāng)按完按鍵一后，判斷按鍵二是否按下。若按鍵二按下，則對其值進行加一操作，若沒有，則判斷案件三是否按下，若按鍵三按下，則對其值進行減一操作，直到按完兩次按鍵一，退出改變上下限的操作。圖4-9按鍵程序流程圖4.3程序的調(diào)試該設(shè)計為一個多功能的創(chuàng)新設(shè)計，程序的編寫對于我來說有很大的困難。通過查找資料對其進行參考，在調(diào)試中還是遇到了很大的困難。第一個問題是仿真的時候，LCD液晶顯示只有亮度，沒有數(shù)字或者字符的顯示。查找資料后知道：LCD亮了只能表示電源接通了，沒有顯示數(shù)字的原因有兩種：(1)對比度電壓（模塊第三腳）沒有調(diào)好，如果對比度電壓不全適，字符將完全看不見。(2)代碼有誤。因為對于顯示屏的讀寫代碼，不能只盯著放在存儲器里的字符或數(shù)字，顯示光標(biāo)位置的位置也很重要。剛開始就是因為光標(biāo)的代碼沒有搞清楚，所以導(dǎo)致了顯示屏沒有顯示，并且出現(xiàn)黑塊閃爍的情況。第二個問題是當(dāng)用戶按下按鍵的時候，無改變其心率的上下限。通過查找資料后明白，需要再次檢查矩陣鍵盤電路的連接并建立新的對應(yīng)關(guān)系。。通過修正，通過DS18B20實現(xiàn)溫度采集，通過按鍵實現(xiàn)心率模擬，可以通過LCD1602成功顯示對應(yīng)的值，并通過按鍵改變心率值的上下限。當(dāng)警告率低于或高于設(shè)定范圍時，單片機控制蜂鳴器發(fā)出警報。4.4硬件的調(diào)試焊接對于我們來說是一件大工程。在大四上學(xué)期的時候曾經(jīng)親自焊接過Pt100熱電阻溫度器。焊接是一件細(xì)活，若導(dǎo)線的銅線露的太多容易導(dǎo)致短路，又由于元件實物的引腳都十分細(xì)致，很容易造成相鄰引腳短路等困難，所以焊接對于我們來說可以算是一座大山。本設(shè)計的PCB圖如圖4-10所示。圖4-10系統(tǒng)設(shè)計PCB圖由于本人知識水平有限，在進行本次設(shè)計時，遇到了很多困難，具體為以下兩個問題。第一個問題是在仿真連接電路時，單片機是直接接著蜂鳴器的，但是在調(diào)試中，蜂鳴器不發(fā)出聲音。通過閱讀書籍明白蜂鳴器需要連接一個三極管，依靠三極管來對其進行驅(qū)動，才可進行報警。第二個問題是當(dāng)系統(tǒng)進人測量狀態(tài),但測量值不穩(wěn)定。感染原因主要是ST188傳感器因為受到外接電磁波等干擾，造成采集信號不穩(wěn)定。其次是損壞或有虛焊。4.5調(diào)試結(jié)果實物圖如圖4-11所示。圖4-11系統(tǒng)實物圖經(jīng)過測試，發(fā)現(xiàn)本次設(shè)計能夠達到設(shè)計所需要目標(biāo)。將單片機接上電源時，將雙手緊握DS18B20的感受端，顯示器LCD1602經(jīng)過一段時間，穩(wěn)定后就會顯示出當(dāng)前被測用戶的溫度。將被測用戶的食指輕輕放在光電傳感器上，待顯示燈閃爍五次后，便會顯示出當(dāng)前被測用戶的心率值。但由于被測環(huán)境有較大的嘈雜波，所以檢測時反應(yīng)較慢，需要等待一定的時間才能夠顯示出脈搏值。通過左下角的三個按鈕，可以實現(xiàn)增大、減小、改變脈搏報警范圍的功能。通過復(fù)位鍵可以使STC成功復(fù)位。測量值與實際值存在著一定的誤差，通過運動手表測量出被測用戶的心率值，再用設(shè)計出的系統(tǒng)進行測量。誤差產(chǎn)生的原因有很多，按誤差出現(xiàn)的規(guī)律可分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差。系統(tǒng)誤差是有規(guī)律可循的，例如手表的誤差。隨機誤差是不可預(yù)知的，無法消除或者修正。粗大誤差所得到的測量結(jié)果就是錯誤的，需要重新測量被測量。對脈搏測量進行誤差分析，選取了5次測量結(jié)果，如表4-1所示。表4-1測量結(jié)果實際的脈搏次數(shù)測量得出脈搏次數(shù)1測量得出脈搏次數(shù)2測量得出脈搏次數(shù)3測量得出脈搏次數(shù)4測量得出脈搏次數(shù)5858383858284設(shè)脈搏測量值為x，則由式4-1可以得出其平均值x為：x=1583+83+85+82+84=83.4則可由式4-2得出x的標(biāo)準(zhǔn)誤差估計值S為：S=15×4×（83?83.4經(jīng)過誤差分析，可以看出該系統(tǒng)基本可以達到設(shè)計要求。

結(jié)論本次設(shè)計理論與實際相結(jié)合，我學(xué)到了很多書上沒有的內(nèi)容，同時自身的自學(xué)能力、動手能力都得到了一定的加強將理論知識與實際相結(jié)合，可以鍛煉自身的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，也能夠提高自身的動手能力，提高個人的綜合能力。本次畢業(yè)設(shè)計涉及到了C語言的匯編、單片機原理、檢測技術(shù)、模電和數(shù)電等其余專業(yè)知識的綜合，對于我來說是一個很大的挑戰(zhàn)。雖然結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)想要的功能，但在設(shè)計的過程中，困難重重，例如元件的挑選，并且每個元件的初始化程序、讀寫程序都需要一定的耐心才能夠把它理解，然后應(yīng)用到自己的程序上。本次設(shè)計還有很多的不足，例如：光電傳感器有時檢測不到紅外線信號，所以通常要多試幾次才能夠讀出心率值。其次，本次設(shè)計采用的是接觸式溫度傳感器。由于有接觸，所以會導(dǎo)致被測溫度與實際值有所不同，而非接觸式溫度傳感器精度更高，但由于經(jīng)費不足，無法將其納入考慮。如果時間充足，我可以對該系統(tǒng)在設(shè)計一個語音功能，能夠讀出當(dāng)前的體溫和心率。還有很多地方要不斷地創(chuàng)新，如果時間充足，我會優(yōu)化本次的軟件和硬件設(shè)計，是系統(tǒng)功能更加強大。

參考文獻蔣小梅,張俊然,趙斌,陳富琴.可穿戴式設(shè)備分類及其相關(guān)技術(shù)進展[J].生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志,2016,33(1):43-46.梅策香,柳鈺,曾利霞.可穿戴設(shè)備在人體健康監(jiān)測中的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀[J].電子世界.2016(19).王璐.情境中的智能設(shè)備用戶體驗——以可穿戴設(shè)備為例[J].大眾文藝,2014(23):101-102.Alshurafa,N.,Sideris,C.,Pourhomayoun,M.,Kalantarian,H.,Sarrafzadeh,M.,&Eastwood,J.A.“RemoteHealthMonitoringOutcomeSuccessPredictionusingBaselineandFirstMonthInterventionData”,2016.王一丁,嚴(yán)純賢,李虎.非接觸式人體膝關(guān)節(jié)健康監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)[N].北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2020.李凌春,李萬利.無線音頻生命探測儀微振探頭設(shè)計[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息.2018,31(08).常太華.蘇杰.過程參數(shù)檢測及儀表[M].中國電力出版社,2009.06.劉琳琳.邱紅星.時梅林.基于光電傳感器的便攜式心率監(jiān)護系統(tǒng)設(shè)計[J].2018.陳凱.液晶顯示萬年歷、時間、星期及溫度[D]，湖南：湖南理工學(xué)院，2009.程啟明.黃云峰.徐進.趙永熹.基于匯編與C語言的單片機原理及應(yīng)用[M].中國水電水利出版社.2012.陳權(quán)昌.李興富.單片機原理及應(yīng)用[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2007.8.汪文.陳林.單片機原理及應(yīng)用[M].湖北:華中科技大學(xué)出版社,2007.金偉正，單線數(shù)字溫度傳感器的原理及應(yīng)用[J]，電子技術(shù)應(yīng)用，2000.華成英.童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）[M]，北京：高等教育出版社，2006.吳建平，傳感器原理及應(yīng)用[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2009.Ram,R.D.,&Bh