智能化医疗诊断系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 密级： 学号： 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 智能化医疗诊断系统的设计 学 院： 专 业： 班 级： 学生姓名： 指导老师： 完成日期： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 江西科技学院 可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。 不保密 。 （请在以上相应方框内打“” ） 学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘要 本次设计的题目是智能化医疗诊断系统的设计，本文利用 片机对环境温度进行实时的采集，然后通过 晶显示模块实时的显示温度，同时通过外置的独立按键进行温度上限和温度下限的实时 设定，在采集了温度之后进行实时的比较，如果超过设定的温度上限值或者低于设定的温度下限值，就通过蜂鸣器和 在本次设计中，主要用到了 片机， 成温度传感器，晶显示模块，独立按键调节，蜂蜜器和 合报警模块。进过前期的大量设计和中期的软件仿真。从整体的系统设计到分块的软件和硬件设计，采用分块独立设计，后期整合的方式进行。保证了系统设计的高效和可靠性。在大量的测试和实际的软件仿真测试之后得出结论。本文所采用的硬件和软件设计方式是正确可靠的。能够实现我们最初的目的，实时显示温度并在超过温度设定值的时候进行报警。 关键词： 单片机， 度采集，液晶显示 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of to at by an of in if a or ED In ED A of to of of of of is a of is of in is To of in of 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 第 1 章 绪 论 . 1 内外研究现状 . 1 次设计的内容和任务 . 2 第 2 章 系统总体设计方案 . 4 统理论分析 . 5 计的总体组成 . 6 统的硬件模块 . 7 统的软件模块 . 9 第 3 章 控制器件选择 . 5 片机介绍 . 11 第 4 章 数据采集器的选择 . 12 同传感器的比较 . 13 度传感器 . 15 感器简介 . 16 感器数据转换方式 . 17 第 5 章 系统硬件设计 . 19 片机系统电路 . 10 示模块 电路的设计 . 10 负电压转换电路的设计 . 11 感器电路 . 12 鸣器和 警电路的设计 . 24 第 6 章 系统软件设计 . 26 统软件设计所使用的编程环境介绍 . 28 程序模块设计 . 14 时中断函数的设计 . 15 算函数设计 . 15 示函数程序流程 . 16 鸣器和 警流程图 . 16 据采集流程图 . 17 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 键清除流程图 . 17 第 7 章 仿真设计 . 19 真软件介绍 . 19 次设计的仿真图设计 . 20 主要参考文献 . 40 附 录 一 设计电路图 . 42 附 录 二 仿真电路图 . 22 附 录 三 设计源程序 . 23 致 谢 . 39 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 绪 论 在医院的诊断系统中，很多因素总是在实时的影响着大家的看病就诊。我们总是希望可以对病人的体表温度进行实时的了解，同时，知道病人的体表温度对我们做出医疗决定也有着重要的参考作用，例如病人的体温过高，你可能会选择输液消炎，但是如果病人的体 温过的，医生可能会选择病人留院观察。温度对于医生对病人的诊断的重要性是不言而喻的。长期以来，医生对病人温度的感知都是来自于经验和自身的感觉。而如今，利用新型的科学技术，医生可以确切低知道病人的体表实时温度。本文就实现了一个病人温度采集监测系统，同时还加入了温度设定和报警功能。 本设计采用了 片机作为系统的采集和控制中枢部分。利用 环境温度转换为数字信号，然后单片机对数据进行读取，计数出实时的环境温度。然后将数据发送给显示模块 行温度的实时显示。 同时本次设计还在显示的基础上加入了温度报警功能。通过外置的 3 个独立按键。我们可以设定一个温度上限报警值和一个温度下限报警值。只要我们的系统采集的数据不在我们设定的范围内。单片机就会启动蜂鸣器和 进行报警。 内外研究现状 经过前期大量的资料查阅和文献阅读，以及使用互联网进行资料收集后得知，目前国内外的温度监测显示还处在一个刚刚出现的阶段。大家都还是在探索的过程中。所以出现的方案和使用领域也是五花八门。随着智能手机的出现和大量使用，温度采集和显示这一个功能在很多智能手机上也开始出现了，借由第三方 的 手机本身的传感器例如红外传感器，温度传感器等。可以在手机上进行实时的温度采集和显示。而使用的温度采集方式目前也有很多种，例如使用数字集成的稳定传奇，使用模拟的金属传感器，利用红外采集空气温度的方式。在不同的领域也有着不同的方案选择，比如有的领域就需要非接触的测量方式，有的就可以采用接触的测量方式。总的来看，很多温度监测显示系统还都是停留在温度的采集和简单的显示上，功能显得比较单一。 次设计的内容和任务 本次设计的主要内容：总体方案的设计和确定，硬件部分的设计，软件部分的设计，仿真电路的设 计。通过几个方面来完成本次需要达到的设计目的：完成一个基于 51 单买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 整个 系统 软件 设计 硬件 设计 仿真 设计 片机的额温度显示和报警系统。系统的设计任务框图如图 1示： 图 1统设计任务框图 本次设计的主要任务：使用 片机作为系统的采集和控制中枢部分。利用 为环境温度传感器，将环境温度转换为数字信号，然后单片机对数据进行读取，计数出实时的环境温度。然后将数据发送给显示模块 行温度的实时显示。通过外置的 3 个独立按键。可以设定一个温度上限报警值和一个温度下限报警值。只要我们的系统采集的数据 不在我们设定的范围内。单片机就会启动蜂鸣器和 第 2 章 系统总体设计方案 在我们进行功能设计之前，我们需要首先对我们的整个系统进行完整的方案设计，只有在总体的方案设计完成之后，我们才可以按照我们的总体方案进行具体的功能设计。这样的方法是高效的也是科学的方法。 统理论分析 在我们进行系统的硬件，软件和仿真设计之前，我们需要首先进行整个系统的理论分析，只有在理论分析可行之后。我们才可以开始具体的设计方案的执行过程。 首先我们需要明确我们设计需要达到的目的是：使用 片机 作为系统的采集和控制中枢部分。利用 为环境温度传感器，将环境温度转换为数字信号，然后单片机对数据进行读取，计数出实时的环境温度。然后将数据发送给显示模块行温度的实时显示。通过外置的 3 个独立按键。可以设定一个温度上限报警值和一个温度下限报警值。只要我们的系统采集的数据不在我们设定的范围内。单片机就会启动蜂鸣器和 进行报警。这其中。 为集成的温度传感器，在读买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 数据获取 数据显示 实时提示 电源电路 单片机 完整 系统 取上采用的是总线操作模式。而显示器件和蜂鸣器以及 独立按键都是简单的 I/过上面的 理论分析，我将本次设计分为了以下几个方面来实现： 1、单片机系统的使用。 2、 数据读取。 3、 晶显示模块的操作。 4、普通 I/O 口的读取操作。 5、系统电源设计。 6、仿真系统设计。 在以上几个方面存在着先后的顺序，我们应该是先进行了仿真设计，然后进行各个模块的程序设计，在仿真中进行模块程序的仿真，在通过仿真之后。我们再进行模块的硬件设计工作。 计的总体组成 在上面的分析中可以知道。本次设计所采用的器件具体有哪些。已经各个模块需要实现的具体功能是什么。所以我们可以很 轻松的得到本次设计的系统总体组成框图应该是如下图 2示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 图 2统的总体组成框图 在上面的系统总体组成框图中。完整的系统作为核心任务存在，各个子系统或者说模块为核心任务而存在。在服务整个系统功能的时候，各个子系统还需要相互的配合，完成各自任务的同时还需要照顾到整个系统的设计过程。 统的硬件模块 设计中使用了大量的电子器件，例如单片机，温度传感器，蜂鸣器， 立按键和液晶显示器等等。不同的元件在系统中都有着不同的作用，各个元件分担着自己所承担的独立模 块任务，每个器件的选择和有机组合而形成本设计功能执行的物理元素，只有我们合理的安排和设计好每个元器件，我们才能获得系统有效和正确工作的前提。硬件的正确工作才能保证我们后期的软件调试可以正常有序的进行。进过大量的分析和设计，本次系统的硬件组成将如图 2示进行设计： 图 2统的硬件组成框图 在设计好每个模块之后，我们就可以得到需要的硬件系统了。所以硬件的组成是本次设计中很看重的一个部分。 统的软件模块 通过和硬件相结合考虑，我们能知道 本次设计中的软件应该有哪些部分：获得病人温度传感器数据的采集函数，软件启动的初始化函数，按键清除函数，数据计算函数，定时中断函数，数据显示函数，报警函数。很明显，本系统的软件组成框图应该如下所单片机 电源电路 温度传感器 液晶显示 蜂鸣器 和 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 示： 图 2统的软件组成框图 每一个完整的电子设计，都是由多个方面所组成的，每个方面都是成功的关键，没有主次之分，只要有一个方面不正常，那整个系统的功能就不是正确的。所以在设计的时候，要特别注意每个模块的正确性。无论是开始的软件设计还是后面的硬件设计。 第 3 章 控制器件选择 要完成本次设计的任务，我们有很多可以选择的器件。例如单片机， 等。但是我们在选择器件的时候要考虑到器件的成本，开发难度，可靠性，封装类型等等方面。进过大量的资料查询和实际测试，本设计最后采用了单片机作为核心的控制器件。 单片机 也可以 称单片微控制器 ,它和片上系统不一样 ,单片机不但可以进行运算处理 ,还可以做逻辑控制 ,其包括了输入输出端 ,片上 独有的存储单元和 算单元 。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同 时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 目前单片机的发展已经十分成熟，单片的处理位数从 4 位到 8 位， 16 和 32 位都有。单片的运行速度也冲以前的几 M 到现在的高端单片机可以运行到上百 M。 片机介绍 系统 初始化 定时采集函数 外部按键 计算显示 提示和预警 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 一种使用兼容 8051 核的 系统可编程芯片， 其可以 工作 的 时钟频率 在几 几十 ， 其内部的 储器是专用的程序存储器，大小根据不同的系列是有所不同的 ，器件 完全 兼容标准 的 令系统 及 脚 结构，芯片内集成了通用 8 位 中央处理器 和 储单元 ，具有在系统可编程（ 性， 在使用专用的单片机程序下载程序通过 平方式就可以将程序下载到单片机中 ， 8051 单片机的时钟周期有 12T 和 6T 现在新型的还有 1是时钟周期并不影响单片机的算术和逻辑兼容性。只是处理器的单周期时间不一样而已。 片机 的实物如下图所示 ： 图 3 装实物图 第 4 章 数据采集器的选择 将自然界的物理数据，转换为数字处理器（本文所说的单片机）能够识别的信号。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 这个过程我们通常称为数据采集过程。在数据的采集过程中通常包含了模拟信息获取，数据的量化，数据编码等过程。当然不同的传感器所采用的方式是不一样的。本次设计需要获得自然界的温度数据。 经过大量的资料查询。得知：要完成温度采集，大概有以下几种方式可以选择： 1、使用 成温度传感器。 2、使用 度传感器。 3、使用 者 21 系列传感器。 4、使用红外传感器。 下面将对这几种温度采集方式进行一个详细的比较。从而给出选择 为本次设计的温度传感器的原因和优点。 同传感器的比较 上面列出的 4种传感器方案，在获得环境温度这一点上都是可以应用的本设计中的，但是其中的 用的是模拟的方式， 片机不具有模拟采集功能，因此这种传感器不合适，而且 外表体积也十分的大，在设计中不是十分方便。而 列的传感器是温度湿度一体的传感器，采用的是双线控制和读取的方 式。相比 单总线模式。 操作模式显示的过于的复杂，因为 以价格上也要更加的昂贵。是 场价格的 10 倍左右。这对本设计来说。是不划算的一种方案选择。而使用红外进行温度测量，需要单片机有着很强的计算能力。因为输出的不是单一的数字量。还需要进行很多的转换才可以得到我们的环境温度。对 51 单片机来说。过大的运算量是不现实的。综上所述，在考虑成本，开发难度，运算量等之后。本文选择 成温度传感器作为环境温度的采集器件。其价格低廉，操作简单， 输出数字量，不需要大量的数据运算。体积小，便于系统的硬件设计。 度传感器 感器简介 美国 导体公司继 后最新推出的一种改进型 智能温买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 度传感器 。与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且 可根据实际要求通过简单的编程实现 9 12 位的数字值读数方式。可以分别在 750 完成 9位和 12 位的数字量，并且从 出的信息或写入 信息仅需要一根口线（单线接口）读写 ,温度变换功率来 源于数据总 线，总线本身也可以向所挂接的电，而无需额外电源。因而使用 使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、 传输距离、分辨率等方面较 了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。 下图是 内部构成图 感器数据转换方式 我们知道， 出的是数字信号，也就是我们常说的 010101 数据。那要把输出的数据转换为我们人能看懂的十进制数据，我们首先要了解其输出寄存器的存储方式。如下图 4示是 数据寄存器的存储方式。 图 4度寄存器存储方式 我们知道存储方式了，就可以知道如何转换为我们能看懂的数据了，如下图 4示，就是我们用到的转换方式了。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 图 4据转换示例 我们利用单片机读取数据，然后根据图 4方式就可以得到我们人可以直观看懂的十进制数据了。 我们要使用单片获得 数据，需要经过初始化，写数据两个过程，在这两个过程中，我们主要是对 内部寄存器进行相应的初始化或者是配置。这个具体的配置过程和配置数据，需要我们在使用的时候 查阅官方的数据手册。然后根据我们实际的设计需求进行配置。在这里就不做过多的介绍和解释了。 第 5 章 系统硬件设计 在本次设计中，我们需要采集数据，处理数据，同时显示和预警。这一切的工作将由三大方面组成，第一是：物理器件、第二是：电路系统、第三：软件设计。只有这三个方面都选择正确，设计完整，我们设计的系统才可能正常的按照我们的预想设计进行工作。在前面一章我们介绍了物理器件的选择。在这一章中，我们将对系统的电路设计进行一个完整的介绍。 在系统的电路设计中，我们可以将整个系统规划为以下几个部分：电源电源转换电路 ，单片机供电电路，单片机复位电路，单片机晶振电路， 晶显示电路，声光提示电路，按键清除复位电路。 下面将各个分电路进行逐个的介绍。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 片机系统电路 示模块电路的设计 要由 大规模集成电路组成， 数据显示用的 以存放用 示的数据，只要将保准的 放入 部控制线路就会自动将数据传送到显示器上，并显示出该 对应的字符。 字符 产生器 存储了 192 个 5*7 的点阵字型，但只能读出不能写入。 字型、字符产生器的 供使用者存储特殊造型的造型码， 多可存 8 个造型， 指令寄存器，负责存储单片机要写给 指令码，当 R/W 引脚信号为 0，且 脚信号由 1 变为 0 时，脚上的数据便会存入到 存器中。 数字寄存器，它们负责存储微机要写到 数据；或者存储单片机要从 出的数据。因此，可将 为一个数据缓冲区，当 R/W 引脚 信号为 1 且 脚信号由 1 变为 0 时，读取数据；当 脚信号为 1， R/W 引脚信号为 0，且 变为 0 时，存入数据。 忙碌信号，当 1 时，不接受微机送来的数据或指令；当 0 时，接受外部数据或指令。所以，在写数据或指令到 前，必须查看 否为 0。 地址计数器，负责计数写入 /读出 数据地址， 照单片机对 设置值而自动修改它本身的内容。 分 2行共显示 32 个字符，每行显示 16 个字符 2。 单片机与液晶的接口如 图 示。在设计液晶电路时，需注意以下几点： （ 1）注意“判忙”信号（ 单片机向液晶模块发送数据后，需等待并判断 号为高，所以， 为双向口，设计时需注意。在编写液晶控制程序时，也可以不判断号，只需要延时一段时间就可以，这样可以避免双向口操作的麻烦。 （ 2）有些单片机的 I/0 口是 很多液晶器件的是 5V,因此单片机与液晶不能直接相接而需转换电平。具体的设计电路如下所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 图 5示模块电路 负电压转换电路设计 在运放环节，我们用到了 电压，由于这里 只有 +5V 的电压，因此，我们需要电压转换，将 +5V 转换为 里用到了 生 电路图如下图 示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 图 5负电压转换 电路 感器电路 本次设计采用的是集成的三脚直插封装的 感器，在设计上去除了不必要的电压变化和转换电路，而采用了对集成传感器进行直接的供电，然后采集的方式。 具体的设计电路如下所示： 图 5器电路 上图中 感器的直插封装插座。使用了 5V 直流电源供电。然后将买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 输出脚直接和 单片机的 相连接。通过单片机操作硬件 行单总线访问，就可以对 行初始化，写数据，读数据等操作了。 蜂鸣器和 警电路的设计 本次设计所采用的报警指示为蜂鸣器和 。其中蜂鸣器采用的是有源直流蜂鸣器。 用的是 5帽型高亮红色 用这两个器件的原因是：提示效果可以达到要求，设计简单实用，驱动方式适合简单型单片机。成本低，更换容易。具体的设计电路如下图所示： 图 5鸣器和 警电路 本次设计中没有采用单一的报警方式进行。主要有是考虑到单个器 件损坏之后，系统的报警功能就将失去，所以采用了双报警的冗余设计方式。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 第 6 章 系统软件设计 统软件设计所使用的编程环境介绍 本设计中使用的 片机，这种单片机开发语言可以是 C 或者汇编，但是鉴于 C 比汇编而言更加的高效好通用。所以本次设计将会采用 C 语言作为软件编程语言。使用的开发环境是标准的 程环境。 一款美国 司推出的 单片机开发系统，这个系统目前在国内使用量极大，而且该系统支持的单片机型号多，常见的 8 位到 32 位单片机都可以在这个开发环境下进行开发，同时这个系统还可以进行在线的调试和语言的转换。 我们可以容易的使用系统只带的功能查看寄存器数据。 软件设计主要分为六个方面：第一是系统的预初始化；第二是 感器的数据采集；第三是数据的计算；第四是数据的显示；第五是数据的预警提示；第六是按键的清除。这六个部分分别放在在主程序中来执行，其中初始化只用进行一次，后面五步则需要在死循环中一直执行。程序设计中采用了模块化的设计方式，这样设计的程序结构十分清楚，在后期的程序功能扩展和程序调试中也显得十分方便。 程序模块设计 本次采用了模块化的编程思想。在主程序中，主要是负责函数的调度，但是整个系统的功能却是由主程序完成的。主程序就像是一个控制器，合理的调度各个分子系统，从而使子系统配合完成我们需要的功能。 主 程序流程如 下 图所示 ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 图 6程序流程图 时中断函数的设计 中断函数是本次软件中的第一大子函数，因为中断函数还会调用计算函数，显示函数，预警函数，这三个子函数实现需要的功能。具体的定时中断函数如下图所示： 6断函数流程图 算函数设计 计算函数在中断函数中被调用 ，负责数据的处理和就算，根据采集的数据和前面理论部分说的计算公式完成数据的计算工作，为后面的显示和预警功能提供数据支持部分。计算函数的程序流程图如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 图 6算函数流程图 示函数程序流程 显示函数由定时中断函数调用，负责数据显示。具体的流程图如下图所示： 图 6示函数流程图 鸣器和 警流程图 本次设计中的蜂鸣器和 为预警器件，负责比对设定的值和采集得到的温度值，然后进行必要的提示，具体的流程图如下所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 图 6鸣器和 警流程图 据 采集流程图 数据采集子函数作为一个独立函数，由定时器中断随时触发，在定时器中断触发的时候，进入中断，调用采集函数。从而获得数据。具体的流程图如下所示： 图 6据采集流程图 键清除流程图 按键在本次设计中担任了人机交互的功能。人通过按键进行需要的温度上限值和温度下限值设定，使用独立按键，操作简单可靠。人可以方便的随时对设定值进行修改。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 图 6键清除流程图 本次设计中，对软件系统进行了分系统的方式进行，将需要的功能按照要求，将其划分为不同的子函数，采用分系统的设计方式，对功能的扩展 和后期的功能调试十分的便利。在后期的调试和仿真中得出结论，本次设计的软件是可靠的。能够按照我们的要求进行工作。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 第 7 章 仿真设计 为了检测设计的可靠性和功能是不是完整，本次设计中，采用了 为仿真软件进行前期的系统硬件和软件仿真，在仿真中验证本次设计的软件和硬件是不是可靠的。 真软件介绍 本次仿真使用的是 为仿真软件。 真 软件是英国 司出版的 真 工具软件 。 这款软件不但 具有其它 真 工具软件都具有 的仿真功能，还 包含有其独特的 仿真单片机及外围器件 的能力 。 目前 国内外的使用率都是很高的，不但是单片机的仿真，在很多高校里面也作为一款教学软件来使用，而且市面上还有很多关于这款软件的教学书籍和教学视频 。 全球范围内都广泛使用的一款 仿真软件 ， 这款软件不但可以进行原理图的仿真，电气特性的仿真，逻辑功能的仿真，还可以从原理图一键发布到 而实现从原理图到电路图的转换 。 目前这款软件具有物理仿真，软件仿真等功能，而且其可以支持的单片机种类基本涵括了目前市面上流行的所有类型单片机，例如本次设计使用的8051 系列单片机， 片机， 列单片机。而且支持的编译器（不同的编译器会有不同的输出文件）也包括了主流的 及 。 本次设计使用的 图 7真软件界面 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 次设计的仿真图设计 本次设计的仿真图根据前期设计的硬件电路图作为基础，在设计中验证了硬件设计的可靠和正确性。具体的设计图如下所示： 图 7次设计的仿真图 在本次设计中，仿真过程是十分重要的一