《基于單片機(jī)的人體體溫與心率的健康監(jiān)視器設(shè)計(jì)》15000字

基于單片機(jī)的人體體溫與心率的健康監(jiān)視器設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u22480摘要 120355第一章緒論 2168091.1課題的研究背景 2290971.2課題的研究意義 2224621.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 326353第二章系統(tǒng)總體方案的確定 4189332.1人體健康監(jiān)測器方案設(shè)計(jì) 4123502.2各部分電路模塊選型 4194132.3系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) 1022631第三章硬件設(shè)計(jì) 11298523.1主控芯片、傳感器簡介及其工作原理 11313443.1.3mpx2100壓阻式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)簡介以及它們的主要工作電路原理 14146083.2硬件電路設(shè)計(jì) 15119133.3電氣原理接線圖 205375第四章軟件設(shè)計(jì) 21153994.1主程序流程圖 22270104.2子程序流程圖 2386184.3系統(tǒng)程序 2732376第五章系統(tǒng)仿真 28180305.1軟件調(diào)試 28186555.2Proteus仿真 3046715.3系統(tǒng)仿真調(diào)試 30258455.4功能仿真 30157465.5遇到的問題及解決方案 33271985.6經(jīng)濟(jì)效益分析 331939總結(jié) 34摘要隨著社會(huì)的發(fā)展，人們豐衣足食，衣食無憂，人們的身體健康成為了人們生活是否幸福的一項(xiàng)重要指標(biāo)。有了一副健康的身軀，才能高效的完成我們要做的事情。尤其在2020年，新冠肺炎在國內(nèi)肆虐，對(duì)于體溫更加需要做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。所以十分需要一個(gè)可以隨時(shí)隨地監(jiān)測我們體溫的裝置，一旦體溫超過數(shù)據(jù)就可以實(shí)時(shí)報(bào)警。這次設(shè)計(jì)的主要控制芯片是Atc89C51單片機(jī)，用來負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的收集處置辦理和傳輸?shù)墓δ?，用來測量人體體溫用的是Ds18b20溫度傳輸感應(yīng)器，用來測量人體心率的是MpX2100壓力傳輸感應(yīng)器，并且用Lm016l液晶顯示屏來展示我們的體溫、心率大小，還可以報(bào)警。關(guān)鍵詞：監(jiān)測器ATC89C51單片機(jī)體溫監(jiān)測心率監(jiān)測報(bào)警第一章緒論1.1課題的研究背景上世紀(jì)八十年代,外國學(xué)者發(fā)現(xiàn)了一種介于健康與非健康之間的狀態(tài)，也就是我們所稱謂的"亞健康狀態(tài)",我們也常常稱之為"灰色狀態(tài)"。在目前我們國家,深圳某一家醫(yī)療公司自主研發(fā)的子一種多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀,可以準(zhǔn)確快速地測出血壓等多個(gè)人的參數(shù),低功耗，費(fèi)電少?？砷L時(shí)間待機(jī)使用，多用于急診室和手術(shù)室。吉林大學(xué)自主研制了一套全新的穿戴式測量機(jī)器人體內(nèi)部各種生理參數(shù)的測量系統(tǒng),能夠準(zhǔn)確地測量出一個(gè)人體的多項(xiàng)生理參數(shù)，對(duì)監(jiān)測的參數(shù)進(jìn)行處理，處理后反饋給人們，提醒人們對(duì)潛在的心血管疾病進(jìn)行早預(yù)防早治療。國內(nèi)高校也在人體多生理參數(shù)健康監(jiān)測方面有了諸多研究成果。電子科技大學(xué)和南昌航空大學(xué)研發(fā)了一種織物形式的小型便攜式生理信號(hào)監(jiān)測設(shè)備，可監(jiān)測呼吸、血氧、心電等多個(gè)生理信號(hào)。東南大學(xué)與中國移動(dòng)共同研發(fā)了一種智能化的人體健康監(jiān)測系統(tǒng),可以實(shí)時(shí)監(jiān)控人體健康狀況。近幾年來，人們的健康意識(shí)不斷提升，更加注重保健和養(yǎng)生，希望可以實(shí)時(shí)監(jiān)測自已的健康狀況。通過實(shí)時(shí)監(jiān)控自身的各種生理參數(shù)比如體溫、心率、血壓等了解自身的健康狀況,對(duì)各種疾病進(jìn)行防范和預(yù)防,在患者出現(xiàn)疾病初期就對(duì)癥下藥,抓住最佳的治療時(shí)機(jī),將自己的疾病狠狠地扼殺在了搖籃里。1.2課題的研究意義不斷進(jìn)步和發(fā)展的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和越來越先進(jìn)的現(xiàn)代化醫(yī)療技術(shù)水平,使得現(xiàn)代人的物質(zhì)生活和精神生活都大大提高。人們變得更加健康，所謂“人生七十古來稀”也不再是現(xiàn)狀了。但我們面對(duì)著不斷下降的出生率，老齡化呈現(xiàn)不斷加速的趨勢。在目前國際上一般認(rèn)為,我國將在十三五期間,即2016~2020年進(jìn)入超級(jí)老齡化的社會(huì)"。國內(nèi)外關(guān)于人體健康監(jiān)控管理系統(tǒng)的科學(xué)研究成果很多,國外由于我國擁有先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),其所制造的人體健康監(jiān)控管理設(shè)備具有抗干擾性強(qiáng)、功能強(qiáng)大、穩(wěn)定性好,80年代初期,美國marquette公司開發(fā)并推出了第一款自動(dòng)化的數(shù)字心電圖儀,使得心電圖連續(xù)監(jiān)控管理技術(shù)已經(jīng)可以在我國進(jìn)入到現(xiàn)代臨床實(shí)際應(yīng)用的新時(shí)期。美國vivometrics公司自行研發(fā)的一種新型穿戴式人體生理信號(hào)檢測控制系統(tǒng)-生命衫(lifeshirt),是全世界首個(gè)可以進(jìn)行連續(xù)、無創(chuàng)傷、可隨時(shí)移動(dòng)采集人體生理信號(hào)的健康檢測裝置[7]。蘇黎世大學(xué)日前開發(fā)了一種新型的全可穿戴式地球人體健康參數(shù)監(jiān)測電子設(shè)備,它不僅能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)檢測輻射到整個(gè)地球人體多種人的生理健康參數(shù),比如一個(gè)人的體液血氧、血壓等。目前我國的醫(yī)學(xué)和衛(wèi)生水平尚未是十分先進(jìn),如果我們的社會(huì)人們能夠提早地察覺得自身的健康和指標(biāo)在哪里有所改變,對(duì)其健康情況有一個(gè)合理的判斷和評(píng)估,做到了早預(yù)防,早治療,可以極大地提高這種疾病的診斷和治愈率,同時(shí)耗費(fèi)最少的資源[6]，所以，對(duì)多參數(shù)人體健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研究顯得十分重要?；谝陨锨闆r和特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一款低功耗、體積小、使用方便、可同時(shí)監(jiān)測體溫和心率并實(shí)現(xiàn)超常報(bào)警的小型人體健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀一直以來，國家都把民生問題當(dāng)做重中之重。俗話說得好,水能載舟亦可以覆舟,如果我們的民生問題還是得不到很好的解決,老百姓的愿望得不到實(shí)現(xiàn)。那談再多的政治、經(jīng)濟(jì)、文化發(fā)展都是沒用的，紙上談兵而已。人才是根本，離開了人，發(fā)展只是一紙空談，今時(shí)今日的中國，早已經(jīng)強(qiáng)大到了令人驚嘆的地步，各方面的實(shí)力都很強(qiáng)，讓每一個(gè)中國人都感到驕傲。中國作為一個(gè)人口增長的大國,為了盡可能地減輕對(duì)全球人口總體數(shù)量的限制,實(shí)行了一系列的計(jì)劃生育政策,并且已經(jīng)取得了不錯(cuò)的進(jìn)展?，F(xiàn)在看來，我們國家的方方面面都在不斷變好，人口增長速度減緩了，GDP逐年增加，腰板硬了，在國際上的地位越來越高。我們在為國家的這些變化歡欣鼓舞時(shí),可能還是會(huì)忽略一些問題,那就是我們的人口老齡化問題,我們這些年輕人的身心健康需要引起高度關(guān)注。跟隨他們的子女和生活在這座城市里的中國老人們,尤其對(duì)于那些有意思想盡孝卻又不能及時(shí)完成人體健康盡孝的年輕人們,購買一個(gè)多功能的家庭人體健康監(jiān)控檢測儀器設(shè)備置放在家里老人身邊,可供他們隨時(shí)任意監(jiān)測自己的人體血壓、血糖等各種生理參數(shù),讓他們及時(shí)掌握和了解自己的情況和健康。有很多學(xué)者把這種大家所謂的"灰色狀態(tài)"或者是"慢性疲勞綜合征"的個(gè)人身體狀態(tài)稱作亞健康狀態(tài)。亞健康狀態(tài)是指在沒有發(fā)生明顯病理變化的情況下，人的生機(jī)體格功能退化，人們很難察覺到這種退化，久而久之，出現(xiàn)抵抗力下降、精神萎靡、生理功能下降的情況。另外自身容易缺乏自信，缺乏安全感。亞健康狀態(tài)如果可以被人們及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)調(diào)理身體，有一個(gè)好的心態(tài)，那它可以轉(zhuǎn)化為健康狀態(tài)。如果對(duì)其嗤之以鼻置之不理,終將其轉(zhuǎn)化成一種疾病高發(fā)狀態(tài),甚至還有可能直接引起嚴(yán)重心血管疾病、高血壓,對(duì)整個(gè)人類的身體健康都是一個(gè)很大的威脅。目前對(duì)于這些亞健康皮膚問題的早期預(yù)防還只是缺少一種行之有效的治療方法可以來得到解決，國際上也還從未制定一種評(píng)定方法，對(duì)亞健康狀態(tài)進(jìn)行客觀量化評(píng)估。如果可以通過一些生理參數(shù)指標(biāo)來進(jìn)行評(píng)定，將有利于全面認(rèn)識(shí)和解決亞健康問題。第二章系統(tǒng)總體方案的確定2.1人體健康監(jiān)測器方案設(shè)計(jì)電壓比較器單片機(jī)溫度傳感器壓阻式傳感器顯示電路超限報(bào)警電路此監(jiān)測系統(tǒng)的主控器使用aTc89C51單片機(jī),一次性地進(jìn)行兩種主要的工作模式:監(jiān)測人體的心率,監(jiān)測人體的體溫。要求設(shè)計(jì)產(chǎn)品可以使用戶隨時(shí)隨地、方便快捷地展示對(duì)于心率、人體電壓比較器單片機(jī)溫度傳感器壓阻式傳感器顯示電路超限報(bào)警電路圖2.1人體健康監(jiān)測器原理框圖2.2各部分電路模塊選型由2.1的系統(tǒng)工作控制原理基本框圖我們已經(jīng)可以清楚地由此看出,本監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要功能劃分如下為5個(gè)控制模塊,其中主要包括了一個(gè)基于單片機(jī)的自動(dòng)主控控制、體溫自動(dòng)監(jiān)視控制、心率監(jiān)測、顯示以及報(bào)警五大模塊。2.2.1單片機(jī)主控模塊本工程設(shè)計(jì)的主控制模塊選擇at89c51型單片機(jī)。該系列單片機(jī)主要負(fù)責(zé)為所有用戶設(shè)備提供以下幾種標(biāo)準(zhǔn)的硬件功能:4K個(gè)八字節(jié)的外部fLaSh一個(gè)閃電速度的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,128字節(jié)的內(nèi)部的fRaM,叁拾貳個(gè)新的i/o口和連起來接起來的線,貳個(gè)16位定下時(shí)間/時(shí)刻計(jì)下數(shù)據(jù)的機(jī)器,壹個(gè)5向量雙級(jí)數(shù)據(jù)中途斷開網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),壹個(gè)完完整整的全二工串行數(shù)字依據(jù)通訊口,片內(nèi)的一個(gè)振蕩器以及一個(gè)8位時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)控制電路。at89c51單片上電機(jī)還同時(shí)可以將一個(gè)輸出工作頻率從從減少一直到0hz的多種靜態(tài)邏輯運(yùn)算進(jìn)行操作,并且同時(shí)支持兩種不同的操作軟件,即可同時(shí)選擇多種軟件節(jié)電和降低工作頻率模式。雖然這種非?？臻e的工作方式將可能會(huì)直接停止整個(gè)cpu的正常中斷工作,但是仍然可以允許整個(gè)ram,定時(shí)/定位計(jì)數(shù)器,串行數(shù)據(jù)通訊口以及整個(gè)中斷系統(tǒng)的接口繼續(xù)正常工作。通過防止掉電的這種方式可以來清除保存在rramo其中的所有內(nèi)容,但是這個(gè)振蕩器可能會(huì)自動(dòng)停止正常工作并且它們會(huì)自動(dòng)禁止其它所有相關(guān)零部件的正常工作,直到它們接著停止下一個(gè)所有硬件的工作復(fù)位。2.2.2體溫測量模塊一直以來,傳統(tǒng)的用于測量人體脈搏的手段主要有:①使用壓力傳感器在測量人體高血壓時(shí)所能檢測到的頻率和幅度來精確地計(jì)算人體脈率;②從監(jiān)視得到的心電信號(hào)中被獲取;③采用光電容積方法。心跳的次數(shù)稱為心率，健康的心率大致為60~100次/min，心跳次數(shù)與年齡、性別的不同有關(guān)。越是小孩子心跳越快。同樣的歲數(shù)，女性比男性快。十八歲以后的人平穩(wěn)時(shí)心率若超過100次/min，稱為竇性心動(dòng)過速;心率比60次/min少，稱為竇性心動(dòng)過緩。目前一些心率的檢測方法雖然準(zhǔn)確，但對(duì)使用者有一些限制，這些局限性可通過一種被稱為Photoplethysmography的技術(shù)來克服，這種技術(shù)被歸類為反射率或透光率。1.體溫測量的三種方法及其工作原理體溫的兩種測定測量方式,按照其與人體面部皮膚的受熱有無或是否接觸情況來進(jìn)行區(qū)分又可為非接觸式的體溫測量和接觸式的體溫測量;按照其的加工作用和原理用途來進(jìn)行劃分,可以將其分別細(xì)分為紅外電子體溫計(jì)、水銀電子體溫計(jì)和微型金屬電子化學(xué)體溫計(jì)。以下介紹三種體溫計(jì)工作的基本原理。一、紅外體溫計(jì)紅外線體溫計(jì)安全方便，可記錄多組數(shù)據(jù)，大屏幕顯示，有些還具有語音播報(bào)功能，特別適合一些哭鬧不肯測溫的嬰幼兒和視力模糊、聽力衰退的老人。它使用大名鼎鼎的黑體輻射，在大自然之中，某東西的溫度超出絕對(duì)高出的溫度，這么壹個(gè)東西便會(huì)源源不斷地從周邊的空間里面輻射出更加多的紅外光。東西的表面受光照射溫度,與一個(gè)東西所輻射的紅外能量依據(jù)光波長短分布、一個(gè)東西所輻射的紅外光照能量大小等因素關(guān)系緊密。常用的幾種體溫計(jì)由耳溫計(jì)、額溫計(jì)、額溫槍、熱像儀等，以下簡單介紹這幾種紅外體溫計(jì)。1、耳溫計(jì)耳溫計(jì)，顧名思義，是在耳朵處測溫，具體是測耳朵內(nèi)鼓膜的溫度，由于接觸人體皮膚，是一種接觸式的測量。由于人的鼓膜位置接近人體下丘腦的體溫控制調(diào)節(jié)中樞,受此因素影響,鼓膜具有穩(wěn)定的溫度,因此在正確地使用人體耳溫度設(shè)計(jì)時(shí),將測得的人體鼓膜溫度作為一個(gè)人體的總熱量,具有科學(xué)意義。使用耳溫計(jì)時(shí)要更換一層保護(hù)橡皮膠,可以避免耳溫的細(xì)菌感染,但一般只適用于醫(yī)院或家庭。2、額溫計(jì)額溫計(jì)是一種非接觸式的紅外光學(xué)體溫計(jì),測量的部位在額頭,測量的時(shí)間不得小于1s,誤差小于≤±0.3℃,擁有巨大的熒光燈和液晶顯示,適用于各種膚色的人群。不僅能夠用來測量皮膚的溫度,還能夠用來測量固體、液態(tài)的溫度,不會(huì)對(duì)人體或者皮膚造成任何傷害,操作簡便。3、額溫槍額溫溫度槍(又稱紅外線溫度測溫儀)是它是專門為通過量化檢測和分析測定一個(gè)人體的內(nèi)部額內(nèi)外溫度作為基準(zhǔn)而專門設(shè)計(jì)的,使用操作起來十分簡單、方便。1秒內(nèi)系統(tǒng)可準(zhǔn)確的為您進(jìn)行流感測溫,不必再擔(dān)心接觸或受到任何傷害人體和您的皮膚,避免了流感交叉抗體傳播導(dǎo)致感染,排查病毒防止感染流感?？梢杂袕V泛地可以應(yīng)用于各類大型醫(yī)院、學(xué)校、海關(guān)、機(jī)場等各種大型綜合性的公共場所,還有些應(yīng)用是目的可以為提供醫(yī)療診所服務(wù)者在醫(yī)療診所的規(guī)定時(shí)間里提供使用。4、熱像儀紅外熱像科技在軍民兩方面都有應(yīng)用，最開始起源于軍用，逐漸轉(zhuǎn)為民用。在民用中一般叫熱像儀，主要用于研發(fā)或工業(yè)檢測與設(shè)備維護(hù)中，在防火、夜視以及安防中也有廣泛應(yīng)用。通俗地講熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。它在熱圖象上有多種顏色。二、水銀溫度計(jì)、水銀人體溫度計(jì)原理是一種利用化學(xué)水銀熱脹冷縮法的工作力學(xué)原理。水銀式體溫計(jì)具備著特別復(fù)雜的構(gòu)造,在玻璃氣泡和小型細(xì)管連接的位置,有一個(gè)很細(xì)微的伸縮縫。例如,當(dāng)一個(gè)人把自己的體溫表從口腔或腋下拿出來放開后,水銀會(huì)遇到冰箱中的空氣,遇冷會(huì)發(fā)生收縮,水銀柱在收縮口的位置斷開使用溫度計(jì)時(shí)，首先要看清它的量程（測量范圍），然后看清它的最小分度值，也就是每一小格所表示的值。要選擇適當(dāng)?shù)臏囟扔?jì)測量被測物體的溫度。測量時(shí)溫度計(jì)的液泡應(yīng)與被測物體充分接觸，且玻璃泡不能碰到被測物體的側(cè)壁或底部；讀數(shù)時(shí)，溫度計(jì)不要離開被測物體，且眼睛的視線應(yīng)與溫度計(jì)內(nèi)的液面相平。不允許使用溫度超過該種溫度計(jì)的最大刻度值的測量值。溫度計(jì)有熱慣性，應(yīng)在溫度計(jì)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后讀數(shù)。讀數(shù)時(shí)應(yīng)在溫度凸形彎月面的最高切線方向讀取，目光直視。水銀溫度計(jì)應(yīng)與被測工質(zhì)流動(dòng)方向相垂直或呈傾斜狀。水銀溫度計(jì)常常發(fā)生水銀柱斷裂的情況，消除方法有：冷修法：將溫度計(jì)的測溫包插入干冰和酒精混合液中(溫度不得超過-38℃)進(jìn)行冷縮，使毛細(xì)管中的水銀全部收縮到測溫包中為止。熱修法：將溫度計(jì)緩慢插溫度略高于測量上限的恒溫槽中，使水銀斷裂部分與整個(gè)水銀柱連接起來，再緩慢取出溫度計(jì)，在空氣中逐漸冷至室溫。三、電子體溫計(jì)熱電阻傳感器當(dāng)溫度上升時(shí)，某些金屬化合物的電阻率呈現(xiàn)規(guī)律性的上升或下降，這種現(xiàn)象叫做熱電阻效應(yīng)。還有人們可以把溫度系數(shù)的正負(fù)性區(qū)分差別劃開分成為ptc正溫度系數(shù)傳輸感應(yīng)器和ntc負(fù)溫度系數(shù)傳輸感應(yīng)器。2、熱敏電阻傳感器半導(dǎo)體絕緣電阻不同于其他電子金屬的絕緣電阻,當(dāng)外界溫度持續(xù)升高時(shí),半導(dǎo)體的絕緣電阻值急劇溫度降低或大幅減小,呈現(xiàn)非線性的反比關(guān)系。在進(jìn)行檢測后得到具體溫度和交流電壓發(fā)生變化的正常情況下,熱敏介質(zhì)電阻的具體阻抗數(shù)值和電壓頻率發(fā)生變化大約分別是普通熱和鉑熱熱敏電阻的10倍,通過對(duì)進(jìn)行測量后得到熱敏介質(zhì)電阻阻抗的值和電壓頻率的檢測變化。2.三種體溫測量方法的優(yōu)勢和劣勢一、紅外體溫計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)紅外光譜測溫計(jì)大多數(shù)都是非接觸式測量,不尚于人體內(nèi)部發(fā)射任何放電性的光,僅以吸收人類輻射的紅外線,測量部位是額頭或者鼓膜,即使是接觸,也只是輕微的接觸,接觸時(shí)間短,接觸部位沒,不會(huì)造成感染。另外不攜帶任何激光觸碰到身體上的任何地方,也沒有損壞或影響身體和心理健康;還可以自行設(shè)定報(bào)警溫度。相比于傳統(tǒng)的水銀體溫計(jì),紅外體溫計(jì)并非是一種玻璃式的,它有堅(jiān)硬而多變化的外殼,即使多攪拌幾次也不會(huì)破壞,使用壽命長,但是測量的結(jié)果易受到多種環(huán)境因素的干擾。當(dāng)被檢測目標(biāo)的輻射頻率不完全確定時(shí),很難準(zhǔn)確地檢測出其真實(shí)的溫度;儀器本身較復(fù)雜,使用前需要經(jīng)過一些訓(xùn)練才能保證正確的使用;價(jià)格相對(duì)較高,準(zhǔn)確度較低。二、水銀體溫計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)水銀溫度計(jì)是實(shí)驗(yàn)室中最常用的液體溫度計(jì),水銀具有熱導(dǎo)率大,比熱容小,膨脹系數(shù)均勻,在相當(dāng)大的溫度范圍內(nèi),體積隨著溫度的變化呈直線關(guān)系,同時(shí)不潤濕玻璃、不透明而便于讀數(shù)等優(yōu)點(diǎn),因而水銀溫度計(jì)是一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量較準(zhǔn)確并且測量范圍大的溫度計(jì)。三、電子體溫計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)電子體溫計(jì)是利用了各種半導(dǎo)體電阻伴隨溫度的變化而發(fā)生變動(dòng)的物理學(xué)特征,測量迅速。缺點(diǎn)是由于顯示率的準(zhǔn)確性受到了電子器件和鋰離子電池的供電情況等多種因素影響,所以測量的穩(wěn)定性比沒有普通玻璃體溫表好。3.本設(shè)計(jì)體溫測量模塊的選擇本設(shè)計(jì)體溫測量模塊的選擇要求是成本低、功耗小、便于攜帶和使用，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測溫，因此，選擇水銀溫度計(jì)是不合理的由于紅外體溫計(jì)很容易接受到被測目標(biāo)輻射速率、環(huán)境溫度及其所測量的時(shí)間和距離等多種因素的干擾,測不準(zhǔn)實(shí)際溫度，也不被選擇。所以，本設(shè)計(jì)選擇電子體溫測量方法，選用DS18B20溫度傳輸感應(yīng)器。4.體溫測量模塊本設(shè)計(jì)采用ds18b20溫度傳輸感應(yīng)器作為溫度監(jiān)測可視和檢查測試的模塊。它與我們曾經(jīng)的熱敏電阻做一個(gè)較好的比較,它可以依靠根據(jù)實(shí)際的要求,通過容易的編程,就是能夠完成9~12位數(shù)字值的數(shù)字讀取。因而采用該傳感器將其設(shè)計(jì)成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得更加簡潔,具有較高的可靠性。它在測溫時(shí)的精度、轉(zhuǎn)移時(shí)的持續(xù)間隔、傳輸時(shí)的距離、分辨率等各個(gè)方面都較其他的傳感器具有更大的優(yōu)勢,能給廣大用戶提供更便捷的使用和更好的效果。此方框圖如圖2.2所示。人體人體溫度傳感器DS18B20 AT89C51單片機(jī)圖2.2體溫測量模塊方框圖2.2.3脈搏心率測量模塊1.脈搏心率的含義心率/脈搏是身體很重中之重的身體機(jī)理參數(shù)。想感知?jiǎng)用}的搏動(dòng)就摸摸手腕，這就叫脈搏。健康的人在平穩(wěn)的情況下每min自古以來我國中醫(yī)學(xué)上就已經(jīng)有"望聞問切"的一種說法,"切"是指切脈。脈搏信號(hào)是一種微弱信號(hào)，容易受到干擾。就算一直是同一個(gè)人，但也不會(huì)保持不變的脈搏。2.本設(shè)計(jì)脈搏心率檢測模塊的選擇體溫是鑒別人體健康水平的一個(gè)重要參數(shù)，非常直觀地反映人體健康狀態(tài)。本節(jié)介紹了體溫測量的三種常用工具以及各自的工作原理，然后進(jìn)行對(duì)比，說明每種工具的優(yōu)勢和劣勢，為本文測溫模塊的硬件選型打下基礎(chǔ)。壓力精度傳感器產(chǎn)品作為一種能夠具有較高測量精度的壓力檢測測量儀器,在各種新型軍事、航空、飛行和太空航天技術(shù)中的工業(yè)應(yīng)用均對(duì)此具有其嚴(yán)格的質(zhì)量要求,產(chǎn)品必須經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量測試后方能才可以實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用,所以這種新型壓力精度傳感器的發(fā)展非常迅速。也正是因?yàn)樗陌l(fā)展迅速，因此也有各式各樣的壓力傳感器供我們進(jìn)行選擇，選擇面非常之廣。與此同時(shí)，壓力傳感器具有工作可靠、性能穩(wěn)定等優(yōu)勢。所以本設(shè)計(jì)選用壓阻式壓力傳輸感應(yīng)器進(jìn)行人體脈搏心率的檢查測試。3.心率測量模塊使用的正是壓阻式的壓力傳輸感應(yīng)器MpX2100作為我們要用的心率/脈搏檢查測試模塊,該檢查測試模塊在采集了心率/脈搏信號(hào)后將其作為一種電壓信號(hào),計(jì)每10s的脈沖個(gè)數(shù),將其×6就能夠得到相應(yīng)的心率,與此同時(shí)，在展示位置中設(shè)定了10s來重置一次,就果斷得到這一刻整個(gè)人的心率。該模塊的方框結(jié)構(gòu)圖如下圖2.3所示。人體人體壓阻式傳感器MPX2100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顯示模塊在該系統(tǒng)正常進(jìn)行和運(yùn)行的整個(gè)過程中,必須使所檢測到的心率和體溫?cái)?shù)據(jù)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)地顯示,考慮了下列兩個(gè)解決辦法。方案一：將體溫以及心率/脈搏值通過液晶顯示屏顯示出來。液晶顯示屏（LCD）的優(yōu)勢：面積很小、耗電很少、不具有輻射、可視面積大、畫面清晰。方案二：使用舊時(shí)代的產(chǎn)物——數(shù)碼管。數(shù)碼管的優(yōu)勢：耗能低、損耗低、擁有很長的使用壽命，維護(hù)起來十分簡單，同時(shí)它的精度較高。但是它有一個(gè)致命的缺陷：無法同時(shí)顯示心率、脈搏以及體溫。所以按照題目的要求，最終選用LM016L液晶顯示器。2.2.5超限報(bào)警模塊使用發(fā)光二極管作為本系統(tǒng)的超限報(bào)警指示燈,以便于人們進(jìn)行觀察。我們正常的體溫是36~37.5℃,正常的心率確實(shí)是每min60-100下,這就會(huì)出現(xiàn)如果我們監(jiān)測的是平常體溫和心率都不在了規(guī)定范圍時(shí),這時(shí)二極管就發(fā)光啦,立刻警示大家小心自己的身體。2.3系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)于人體的身高、心率進(jìn)行了監(jiān)控、心跳指示燈和超常時(shí)間進(jìn)行了報(bào)警。首先,要真正實(shí)現(xiàn)人體的身高和心率情況的監(jiān)控,就需要通過一個(gè)傳感器從攝像頭中采集一個(gè)體溫和心率的信號(hào),然后把采集得到的信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成一個(gè)單片機(jī)能夠進(jìn)行處理的信號(hào),再由一個(gè)顯示電路展現(xiàn)出來,去實(shí)現(xiàn)這種監(jiān)控功能。體溫濕度測量系統(tǒng)是通過一個(gè)高頻傳感器的dS18B20來直接采集高頻到測量人體的內(nèi)部溫度和濕濕等數(shù)字信號(hào),這些數(shù)字信號(hào)在經(jīng)過一個(gè)高頻傳感器之后也就變成了一個(gè)同時(shí)能夠直接被一個(gè)單片硅電機(jī)處理的高頻數(shù)字信號(hào)。心率脈沖測量方法主要是通過一個(gè)脈沖傳感器mpx2100采集一個(gè)關(guān)于人體的脈沖心率測量信號(hào),信號(hào)經(jīng)過一個(gè)脈沖傳感器后其電機(jī)輸出的脈沖電壓和其人體所受的脈沖壓力之間可以形成精準(zhǔn)的電壓正比值函數(shù)關(guān)系,再通過一個(gè)脈沖電壓比較器把其中所需要采集的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)脈沖心率信號(hào),進(jìn)行一次脈沖心率測量并經(jīng)計(jì)數(shù)后就可以精確得出一個(gè)人體心率的峰值大小。超常衛(wèi)生報(bào)警參數(shù)控制管理系統(tǒng)的主要工作原理需要對(duì)整個(gè)人體衛(wèi)生間的參數(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)正確性的選擇。人體健康的每個(gè)參數(shù)都應(yīng)該是分別具有兩個(gè)一定量和一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)的。我們監(jiān)測系統(tǒng)的硬件想辦法的方案最終用一個(gè)aT89C51的單片機(jī),溫度傳遞感應(yīng)器采用Ds18b20,壓阻式溫度傳遞感應(yīng)器采用MpX2100,顯示屏是LM016L接下來我們將對(duì)所要設(shè)計(jì)采用的相關(guān)芯片、傳感器元件及其相關(guān)硬件集成電路部分進(jìn)行詳細(xì)介紹。第三章硬件設(shè)計(jì)3.1主控芯片、傳感器簡介及其工作原理3.1.1AT89C51單片機(jī)的介紹①AT89C51引腳圖如圖3.1所示。圖3.1AT89C51引腳圖at51同時(shí)具備4k一個(gè)字節(jié)的無閃爍的功能可編程、實(shí)現(xiàn)了這種只讀只寫存儲(chǔ)器的兩大特點(diǎn)。它完全無需再考慮擴(kuò)充外部應(yīng)用程序處理存儲(chǔ)器和內(nèi)部的其他數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)器。如此一來就大大幅度縮減了軟硬件的一些部分。②管腳說明VCC：供電電壓。GND：接地。p2口:p2口是作為內(nèi)里上的向下拉穩(wěn)定亞電阻的捌位兩向電流i/o,p2電流緩向沖擊器主要用于確保同一時(shí)刻來電流接收。在一個(gè)p2口的電源管腳不能作為電源輸入時(shí),p2的內(nèi)里電力能源管腳被外面的電力能源引線電量壓力拉低,將不能輸出一定的輸入電流。p3口：兩個(gè)p3口徑被寫入"后,它們被內(nèi)部上下推拉而成為一個(gè)新的高電平,并且被拿來用作音頻輸入。rst:通常用作一個(gè)信號(hào)復(fù)位器的輸入。單片機(jī)的內(nèi)部復(fù)位兼容電路主要是通過電源連接一個(gè)小的vcc(+5v時(shí)的電源),就是一個(gè)可以將瞬時(shí)單片機(jī)的內(nèi)部加速充電瞬時(shí)內(nèi)部的復(fù)位電容電源通過一個(gè)復(fù)位電阻器來進(jìn)行復(fù)位充電。當(dāng)此時(shí)rst(快速復(fù)位引腳)的一端會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)一個(gè)小的高電平,并且能夠保持一定的充電時(shí)間,且這個(gè)充電的持續(xù)時(shí)間已經(jīng)完全足夠就可以能有效促進(jìn)整個(gè)單片機(jī)的快速復(fù)位。/vpp:使用當(dāng)i/ea端口被維護(hù)為高穩(wěn)壓電平時(shí),作內(nèi)部處理應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。當(dāng)它的flash為可編程期時(shí),該引腳也被廣泛用來將它作為一個(gè)用于施加12v的半可編寫程序穩(wěn)定電壓電源。XTAL2:反著方向高頻率共振蕩漾信號(hào)放大器的信號(hào)輸入及內(nèi)部驅(qū)使動(dòng)員時(shí)鐘器的工作控制電路。XTAL2：來自反著方向振蕩器的輸出。3.1.2DS18B20簡介及其工作原理如圖3.2所示。圖3.2DS18B20封裝圖DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.3所示。圖圖3.3DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20的溫度轉(zhuǎn)化見表3.1：見表3.2：DS18B20使用中注意事項(xiàng)雖然ds18b20的測量溫度把控限制系統(tǒng)相較容易、測量溫度精度高、相連相接起來方便、所需的輸出口線少,但是我們在實(shí)踐使用時(shí)還是要特別注意一些問題。3.1.3mpx2100壓阻式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)簡介以及它們的主要工作電路原理壓阻式的交流壓力應(yīng)變傳感器主要用途是是指利用一種單晶硅的電流壓阻擴(kuò)散效應(yīng)原理來設(shè)計(jì)制成的傳感器件,即在單晶硅片的基片上用一種電流擴(kuò)散式的方法被壓制成4個(gè)相同頻率等值交流電阻的壓力應(yīng)變傳感元件后再組合而成所形成的一種惠斯費(fèi)爾登壓阻電橋。mpx2100是美國摩托羅拉公司自主研發(fā)和設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一種新型采用帶有絕對(duì)溫度電壓互換器和補(bǔ)償數(shù)值的新型壓阻式絕對(duì)壓力溫度傳感器,它主要是通過設(shè)計(jì)采用先進(jìn)的戴爾半導(dǎo)體和微微電子技術(shù)對(duì)壓力傳感器元件進(jìn)行高度微細(xì)化的熱處理和精加工,具有良好的線性化驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度,經(jīng)過多次激光溫度微調(diào),溫度自動(dòng)補(bǔ)償試嘗等均已經(jīng)基本達(dá)到了良好的性能特點(diǎn)我國少年兒童健康檢查成人安靜時(shí)的舒張收縮張力壓力大約數(shù)值經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)后如下面的表3.3所示。表3.3MPX2100工作參數(shù)3.2硬件電路設(shè)計(jì)此時(shí)鐘電路的硬件設(shè)計(jì)主要部分包括體溫總時(shí)鐘控制電路、復(fù)位時(shí)鐘電路、體溫振動(dòng)測定控制電路、心率振動(dòng)檢測控制電路、顯示控制電路和各種超常振動(dòng)報(bào)警控制電路,總時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)框圖可參見本文中的附錄及圖ⅰ3.2.1時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)操縱電子線路提出供給一種操控制造高頻率單片機(jī)工作的頻繁效率和工作時(shí)間差的標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)定謀計(jì)方法中高頻率振蕩機(jī)器的高頻率操控制作電路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)如下表見圖3.4,c2=c3=22pf。圖3.4時(shí)鐘電路3.2.2復(fù)位電路的設(shè)計(jì)由一個(gè)單片上電機(jī)中的rst引腳向控制主機(jī)接口提供外部信號(hào)復(fù)位控制信號(hào)的一個(gè)輸入輸出端口。復(fù)位有效信號(hào)首先要求的是高電平有效,同時(shí)要求高電平有效信號(hào)持續(xù)的每個(gè)工作周期時(shí)間至少要對(duì)應(yīng)為2個(gè)月的機(jī)器人工作周期以上。圖3.5為圖示at51單片發(fā)電機(jī)所需要采用的上或下電復(fù)位控制模塊工作控制電路。在一個(gè)阻容控制元件的圖中參考值公式如圖上下圖中所示,即其中r12=10kω,c3=22μf。圖3.5復(fù)位電路3.2.3體溫檢測電路的設(shè)計(jì)和誤差分析①體溫測量電路設(shè)計(jì)這種傳輸感應(yīng)器直接與身體進(jìn)行觸碰就可以實(shí)現(xiàn)體溫信號(hào)的采集,這個(gè)過程也就是對(duì)體溫進(jìn)行檢測丈量的過程,在ds18b20內(nèi)里實(shí)現(xiàn)了溫度變化,就是能直白的輸出壹個(gè)數(shù)學(xué)字符信號(hào),并且是用單片機(jī)直白無接的進(jìn)行數(shù)學(xué)字符信號(hào)處置料理。Ds18B20的放出信號(hào)也就是壹個(gè)數(shù)學(xué)字符信號(hào),故此它就直截了當(dāng)被單片機(jī)接收處理,也就是說它也方便與單片機(jī)進(jìn)行直接連接。其中dq端與p3.7相連,電路框圖的連接方式如圖3.6所示。圖3.6體溫測量電路體溫采集誤差分析溫度的采集操作過程不一定可能完全準(zhǔn)確無誤,錯(cuò)覺的溫度有點(diǎn)可能是因?yàn)閭鞲衅骱腿梭w的接觸不緊密,或者傳感器的接觸持續(xù)時(shí)間不足以達(dá)到一定的人體溫度就已經(jīng)進(jìn)行了測量和讀數(shù),盡量在等待了一段時(shí)間后再開始進(jìn)行測量,這樣才可以減小誤差。3.2.2心率脈搏測量電路設(shè)計(jì)以及誤差分析因?yàn)槭褂肈S18B20傳感器測量體溫，所以最終輸出的是數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)進(jìn)行直接處理，非常簡單。而心率/脈搏的測量比較復(fù)雜，需要一個(gè)模數(shù)相互轉(zhuǎn)換的過程，下文對(duì)此進(jìn)行一個(gè)介紹。心率脈搏測量電路的設(shè)計(jì)采用壓阻式的功率壓力脈搏傳感器mmmpx2100來直接采集測量整個(gè)心率血管脈搏的各個(gè)脈沖運(yùn)動(dòng)信號(hào),使這種壓力式的傳感器緊緊地或被粘貼地放在了整個(gè)人體上,當(dāng)人們感覺感受到功率心跳加快時(shí)會(huì)直接使心率動(dòng)脈的脈搏壓力發(fā)生變化,通過直接采集脈搏電壓和功率脈沖運(yùn)動(dòng)速度同時(shí)變化的脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)來直接測量檢測功率心跳。該心率傳感器主要是通過采集輸出電壓值為的信號(hào),輸出電壓信號(hào)為一個(gè)脈沖交流電壓比較值,通過一個(gè)脈沖電壓比較器與其信號(hào)進(jìn)行一個(gè)脈沖交流電壓比較值的計(jì)數(shù)比較,輸出電壓信號(hào)為一個(gè)人的脈沖電流信號(hào),單片機(jī)根據(jù)這個(gè)電壓比較值對(duì)其信號(hào)進(jìn)行電壓比較并然后所采集輸出的脈沖電流對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù),每10秒就有機(jī)會(huì)自動(dòng)更新一次人的脈沖電流來從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測得一個(gè)人的心率自律脈搏。在這之中比較器需要設(shè)定的傳遞感應(yīng)器就是壹個(gè)隨便壹個(gè)電平比較器,采用Im324集合組成的運(yùn)放方式來實(shí)施變現(xiàn),就因?yàn)樵诜抡娴膩砘刂袀鬟f感應(yīng)器的電力能源頻率為5v,該設(shè)置此類比較器的電源壓力閾值頻率是2.5v,這之中比較器完全能起到一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換的功效能量,將傳遞感應(yīng)器所采到的輸出電源壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化成脈沖,而后經(jīng)由單片機(jī)檢查測驗(yàn)輸出脈沖的計(jì)數(shù)過程測得心率的值。心率的脈搏測量控制部分與心動(dòng)脈搏心率測量器的控制管路引腳p3.4相連,其中也應(yīng)該設(shè)有心率脈搏的兩個(gè)心跳訊息信號(hào)燈和指示燈,心臟每隔一下就應(yīng)該會(huì)同時(shí)跳動(dòng)一次,led的兩個(gè)心跳訊息信號(hào)燈在指示燈上也應(yīng)該同時(shí)閃爍一次,脈搏的心率測量控制部分與心率脈搏的控制管路引腳p3.5相連,心率的脈搏測量部分控制電路總體結(jié)構(gòu)如軟件圖3.7所示。圖3.7心率測量電路心率脈搏采集誤差分析對(duì)于心率脈搏的測量也有一定的誤差,其中傳感器mpx2100有一定的溫度誤差,為0-85度,如果處于一個(gè)低溫的環(huán)境下,很有可能就會(huì)導(dǎo)致對(duì)于傳感器造成誤差。誤差的來源也有可能由于傳感器和人類之間的接觸并不是很嚴(yán)格,從而造成了對(duì)于電壓信號(hào)的誤差。因此,我們在設(shè)計(jì)和使用了一種新型的人體健康監(jiān)控器。最好在一個(gè)非低溫的環(huán)境下，同時(shí)保證與傳感器的緊密接觸。3.2.3顯示電路設(shè)計(jì)顯示控制電路部分主要模塊采用一個(gè)lm017l8的液晶模塊,此處的液晶模塊主要部分采用lmhd44780控制器,具有簡單而且多種操作控制功能較強(qiáng)的數(shù)字指令集,可以直接操作實(shí)現(xiàn)各種文本顯示信號(hào)的快速移動(dòng),閃爍等多種操作控制功能,與其他單片機(jī)的數(shù)字通訊控制系統(tǒng)一樣可以直接選擇8位或4位接口進(jìn)行實(shí)現(xiàn)并行通和數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸兩種通訊方式,本控制系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)中主要采用了兩個(gè)管腳和接口d7分別與放在單片機(jī)上的p1.0-1.7連接,圖3.8即為一個(gè)數(shù)字顯示控制電路。圖3.8顯示電路3.2.4報(bào)警電路設(shè)計(jì)報(bào)警電路由二極管和電阻連接,當(dāng)體溫監(jiān)測范圍不在36℃~37.5℃之間或者心率/脈搏監(jiān)測范圍不在60~100次/分,就需要進(jìn)行報(bào)警。當(dāng)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警時(shí)二極管電路會(huì)自動(dòng)關(guān)斷發(fā)光,其中什么特殊情況下沒有報(bào)警接口電路的就可以通過本文編寫的應(yīng)用程序軟件來對(duì)它們實(shí)時(shí)進(jìn)行自動(dòng)控制,本文在軟件設(shè)計(jì)過程中將一個(gè)報(bào)警接口電路和一個(gè)位于單片機(jī)上的p2.0管腳接口相連,圖3.9即為控制該機(jī)的報(bào)警接口電路。圖3.9報(bào)警電路3.3電氣原理接線圖確定好各個(gè)硬件模塊的選型后，用中望CAD軟件畫出各個(gè)模塊的電路，然后將所以電路圖連接起來，形成一個(gè)總的接線圖，總接線圖見附錄Ⅰ。第四章軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是用一種計(jì)算機(jī)可以接受到的形態(tài)將解決問題的方法和步驟進(jìn)行描述。簡單來講,軟件設(shè)定計(jì)劃自己就是對(duì)一個(gè)電腦進(jìn)行改寫的程序。一個(gè)優(yōu)秀的程序最開始應(yīng)該完成所有規(guī)劃定下的計(jì)劃,而且它們還應(yīng)該是層次清楚、易于理解和閱讀,并盡權(quán)力地占下利用全部的內(nèi)部儲(chǔ)存,減少其行動(dòng)的時(shí)間,卻也不要一直地不懂事的光想著多用內(nèi)部儲(chǔ)存,減少其行動(dòng)的時(shí)間。那么這樣一種情況,非常會(huì)出現(xiàn)程序的可讀性大幅下降的情況。跟著地球上最大規(guī)模、超級(jí)規(guī)格集成電子線路的雛形和變化,芯片的硬件內(nèi)部儲(chǔ)存的量也正在一直提升,電腦收到指示命令的時(shí)間就被大大的變小。程序的運(yùn)用行動(dòng)時(shí)間長短和實(shí)際的運(yùn)行,不重要了,與此同時(shí)，通過提高程序的方便讀的特殊性和加長了程序的運(yùn)用行動(dòng)開發(fā)周期,顯得更加重要。還有,在較變態(tài)的應(yīng)用程序設(shè)定計(jì)劃中,就應(yīng)該要有限度地考查顧慮到程序,它們都是我們衡量和判斷程序設(shè)計(jì)質(zhì)量與效果的重要指標(biāo)。at51單片機(jī)設(shè)計(jì)是整個(gè)超微電子光學(xué)時(shí)鐘器設(shè)計(jì)系統(tǒng)中最為重要核心的組成部分,各個(gè)核心模塊都已經(jīng)可以在超微單片機(jī)的精確控制下自動(dòng)完成各個(gè)核心模塊的設(shè)計(jì)工作。該顯示系統(tǒng)的基本軟件設(shè)計(jì)組成部分的軟件設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括了系統(tǒng)的主要應(yīng)用程序、溫度報(bào)警檢測子應(yīng)用程序、心率檢測脈搏報(bào)警檢測子應(yīng)用程序、超限運(yùn)動(dòng)報(bào)警檢測子程序以及各個(gè)顯示系統(tǒng)模塊的應(yīng)用子程序,本章全書第一章節(jié)將我們著重詳細(xì)闡述各個(gè)顯示模塊的子程序的基本軟件設(shè)計(jì)工藝?yán)砟詈途唧w工作原理流程。4.1主程序流程圖主程序的具體工作原理流程程序設(shè)計(jì)首先主要是對(duì)系統(tǒng)和外部硬件連接的驅(qū)動(dòng)芯片組件進(jìn)行自動(dòng)初始化,然后再來就是自動(dòng)體溫異常測量和自動(dòng)心率異常檢查等應(yīng)用程序,再通過應(yīng)用程序的自動(dòng)控制,從aalcd視頻輸出輸入到語音視頻輸入播放,最后再來就是自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)等應(yīng)用程序。主程序的工作流程管理框圖結(jié)構(gòu)如下文本圖4.1所示。開始開始單片機(jī)初始化體溫顯示體溫心率脈搏超常報(bào)警LCD初始化體溫測量心率脈搏測量心率脈搏顯示圖4.1主程序流程圖4.2子程序流程圖溫度自動(dòng)測量子程序、心率自動(dòng)測量子程序、超限報(bào)警時(shí)間自動(dòng)報(bào)警模塊子程序和自動(dòng)顯示警告模塊的報(bào)警子程序全都也就是一個(gè)屬于這些類的子程序,下文就為大家詳細(xì)地簡單介紹了各個(gè)類的子程序。4.2.1體溫測量程序流程圖想要真正能夠達(dá)到一個(gè)硬件使用開銷較小的這個(gè)目標(biāo),就必須得充分考慮至少使用一些相對(duì)繁瑣的應(yīng)用軟件。就是因?yàn)镈s18B20與其他微處置理會(huì)器中主要工程作業(yè)是來過采用數(shù)據(jù)串行傳輸方式的來進(jìn)行測溫?cái)?shù)字依據(jù)的信息傳送,那么在對(duì)系統(tǒng)Ds18B20進(jìn)行文件讀取編寫和數(shù)字依據(jù)編寫程序時(shí),一定嚴(yán)肅地需求確保其數(shù)字依據(jù)讀取編寫和編寫程序計(jì)算算計(jì)的正確時(shí)序,不然將或許導(dǎo)致系統(tǒng)不能準(zhǔn)時(shí)確切地及時(shí)讀取測溫的結(jié)果,體溫通過電腦進(jìn)行測試計(jì)量的系統(tǒng)子程序工作流程圖主框圖如下文的主框圖4.2所示。開始開始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)處理送入顯示模塊圖4.2體溫測量子程序流程圖4.2.2心率/脈搏測量子程序流程圖開始開定時(shí)器計(jì)數(shù)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心率脈搏測量子程序流程圖采用中間斷開完成心率/脈搏檢查測驗(yàn)。①把存下儲(chǔ)蓄的計(jì)數(shù)值定成0②對(duì)定下時(shí)間循環(huán)計(jì)算數(shù)據(jù)器的存下儲(chǔ)蓄的值進(jìn)行初始化③后來又開始計(jì)算數(shù)據(jù)④推算自己的存下儲(chǔ)蓄值是不是已經(jīng)計(jì)時(shí)至達(dá)10s,不到10s就方便繼續(xù)遵循環(huán)繞計(jì)時(shí),達(dá)到10s就可以停止計(jì)時(shí)還可以同時(shí)讀取一個(gè)計(jì)算數(shù)字的值⑤再來遵循環(huán)繞計(jì)時(shí)。4.2.3報(bào)警程序流程圖報(bào)警檢測過程的工作流程設(shè)計(jì)框圖具體設(shè)計(jì)方案如下:詳見圖4.4所示,首先報(bào)警需要開始檢測一個(gè)人的心率體溫波動(dòng)狀況脈搏是否出現(xiàn)超常,超過期限看見超出正常則對(duì)其再來一次進(jìn)行心率/脈搏超常警告，然后重開進(jìn)入檢查測試心率的超出正常的檢查測驗(yàn),若不是很快看到心率超出正常則通過檢查測試心率的超出正常,心率的超常脈搏是否超常重新進(jìn)行脈搏檢測也一樣。開始開始判斷體溫是否超常判斷心率/脈搏是否超常報(bào)警報(bào)警結(jié)束圖4.4報(bào)警子程序流程圖4.2.4顯示子程序流程圖將lcd進(jìn)行初始化后,開始測量一次心率/脈搏,必須測量足夠10秒。這樣我們才可以計(jì)算出心率/脈搏的平均值。所以我們在將計(jì)算機(jī)顯示器進(jìn)行初始化后首先必須要準(zhǔn)確地判斷一次心率/脈搏的測量工作是否已經(jīng)完成,未測量完成則會(huì)自動(dòng)顯示"wating",如果測量已經(jīng)完成就會(huì)自動(dòng)顯示計(jì)算機(jī)測量的心率/脈搏數(shù)值,并且還會(huì)自動(dòng)顯示計(jì)算機(jī)測得的體溫?cái)?shù)值。該程序的操作流程框圖設(shè)計(jì)如下表4.5所示。開始開始結(jié)束LM016L初始化顯示“wating”判斷心率/脈搏是否測出顯示心率脈搏數(shù)值顯示體溫?cái)?shù)值圖4.5顯示子程序流程圖4.3系統(tǒng)程序見附錄Ⅱ第五章系統(tǒng)仿真5.1軟件調(diào)試隨著通用嵌入式單片機(jī)的技術(shù)應(yīng)用日益廣泛,單片式主機(jī)軟件的技術(shù)研究與應(yīng)用開發(fā)越來越成熟。圖5.1所示為一個(gè)keil##s的軟件操作界面。目前正在投入研制和進(jìn)行開發(fā)的51系列新型單片幅相機(jī)基本上都是在使用新的keil。keil為您自身提供了一個(gè)計(jì)算機(jī)語言編寫翻譯器、宏文件匯總編寫、鏈路軟件連接、庫數(shù)據(jù)管理及一個(gè)功能強(qiáng)大的軟件仿真和模擬調(diào)試器。有完整的系統(tǒng)開發(fā)軟件解決系統(tǒng)方案,通過一個(gè)簡單而相互集成的軟件開發(fā)解決環(huán)境,它就等于可以對(duì)所有c編程語言的所有源程序可以進(jìn)行自動(dòng)編譯,對(duì)其他匯編語言的所有源程序可以進(jìn)行自動(dòng)匯編,對(duì)舊的目標(biāo)程序模塊和新的數(shù)據(jù)庫目標(biāo)模塊之間可以進(jìn)行連續(xù)的鏈接以及更便于自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)新的目標(biāo)程序文件,生成cahex文件,對(duì)目標(biāo)程序性能進(jìn)行自動(dòng)調(diào)試等。圖5.1Keil軟件界面軟件設(shè)計(jì)主要仿真目的就是對(duì)所有軟件仿真集成電路軟件中的各種仿真模塊都直接進(jìn)行了系統(tǒng)編程,從而直接完成各種仿真模塊的基本操作和應(yīng)用功能,從整個(gè)軟件畢設(shè)仿真任務(wù)過程中的仿真結(jié)果情況來看,軟件的系統(tǒng)編程和軟件調(diào)試兩個(gè)工作就已經(jīng)占了非常大的一部分。由于這個(gè)系統(tǒng)軟件程序巨大,把整個(gè)操作系統(tǒng)軟件劃分開成為若干個(gè)主要功能模塊,分別專門用來負(fù)責(zé)進(jìn)行整個(gè)軟件的程序編寫和系統(tǒng)調(diào)試。軟件的調(diào)試主要目標(biāo)就是對(duì)所需要編寫的應(yīng)用程序進(jìn)行各方面的翻譯,測試它們有無語法錯(cuò)誤,以及測試它們在應(yīng)用中的操作是否正確。5.2Proteus仿真本次設(shè)計(jì)并未進(jìn)行實(shí)物的制作，為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性，必須進(jìn)行仿真。為了方便調(diào)試，本系統(tǒng)在PROTEUS中進(jìn)行仿真，仿真的過程中出現(xiàn)了很多問題，但通過一次次檢查和驗(yàn)證，最終將問題全部解決了。5.3系統(tǒng)仿真調(diào)試用來進(jìn)行相互間的聯(lián)調(diào)。軟件與使用protues進(jìn)行聯(lián)合制作進(jìn)行了仿真調(diào)試,把使用程序人員制作的已完成的一個(gè)人員看見重點(diǎn)錯(cuò)誤原因應(yīng)該是軟件延長時(shí)間的持續(xù)性不夠,增大了延長時(shí)間的持續(xù)性后這個(gè)問題就解決了。5.4功能仿真當(dāng)我們需要進(jìn)行一個(gè)體溫和一位心率的綜合測量時(shí),液晶電視顯示器上所需要呈現(xiàn)的t和j可以代表一位心率,t和j的t分別可以代表三位體溫,兩者均勻的可以被同時(shí)顯示并分成三位體溫?cái)?shù)字,其中每個(gè)三位體溫?cái)?shù)字都會(huì)顯示有至少一位數(shù)的小數(shù)。直接模擬完成對(duì)于體溫心率的自動(dòng)測量,用一個(gè)諧波頻率大約為1.5hz的心率脈沖信號(hào)來直接模擬一次人的心跳,剛開始仿真進(jìn)行測量仿真時(shí)的體溫心率測量并非一定就需要馬上被自動(dòng)測出,而是在測量模擬中常常需要不斷繼續(xù)反復(fù)等待10秒鐘,此時(shí)在測量仿真過程中需要進(jìn)行關(guān)于體溫的心率測量持續(xù)時(shí)間幾乎是完全可以直接進(jìn)行顯示的,心率則直接用的顯示方式為"waiting",此時(shí)因人的身體已經(jīng)缺乏了控制。詳見如下圖5.2所示。圖5.2剛開始測量時(shí)的監(jiān)測結(jié)果人體溫度和心跳頻率都健康的監(jiān)測結(jié)果如圖5.3所示。圖5.3心率和周圍體溫監(jiān)測平均值都為正常時(shí)的體溫監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)結(jié)果見圖5.4所示。圖5.4心率異常體溫過高時(shí)的監(jiān)控結(jié)果體溫正常心率不正常。此時(shí)對(duì)于人的心率體溫超?；蛘唧w溫正