基于单片机的便携式人体健康指标检测系统设计(共41页)

1、毕业设计(b y sh j)（论文）题 目基于单片机的便携式人体健康指标检测系统设计系 （院）电气工程系专 业电气工程与自动化班 级学生姓名学 号指导教师职 称二一四年六月(li yu)二十日独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人(grn)或集体已经发表或撰写过的作品成果。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标明本声明(shngmng)的法律后果由本人承担。作者(zuzh)签名: 年 月 日毕业设计（论文）使用授

2、权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名: 年 月 日本科毕业设计（论文）PAGE PAGE ii基于单片机的便携式人体健康指标检测系统(xtng)设计摘 要随着现代人生活节奏的加快以及生活质量的提高，人们对自身健康状况越来越关注，人们希望能随时、简单、方便的对身体(shnt

3、)进行检查，因此，一些体积小的便携式或者家用的健康检测装置，比如：体温表、电子血压计等由于操作简单，受到人们的欢迎。但是，这些装置大多功能单一，如果需要随时对多种健康指标进行检测，必须随身携带多种检测装置，给使用者带来了麻烦。因此(ync)本设计对多种人体信号进行检测，减少使用者的麻烦。系统以AT89C51单片机为控制核心，硬件主要包括：单片机最小系统，体温测量模块，脉搏测量模块，血压测量模块，报警模块，LCD显示模块等。软件则包括：系统的流程图，主程序以及各模块子程序。系统能实时的对人体体温、脉搏、血压进行检测，并在数据出现异常时报警，同时存入数据库供随时回放，并通过串口与PC机通讯，将存储

4、资料进行打印。关键词：DS18B20，ASDX001，AT89C51Design of Detecting System Based on Portable Health IndicatorsAbstractWith the accelerated pace of modern life and the improvement of life quality, people pay more and more attention to their health, people hope that they can check on their bodies with a simple, con

5、venient way at any time, therefore, some small portable or health-detect devices used at home, such as the thermometer, the electronic sphygmomanometer which are popular among people for their simple instructions. However, these devices mostly have single function, the user must carry a variety of d

6、etective devices if he or she needs to test multiple health indicators, which brings much trouble for user. Hence, this project puts key point on the test for some human indicators, to reduce the trouble. The system uses AT89C51 MCU as control core, the hardware mainly includes: MCU minimum system,

7、temperature measurement module, measurement module, blood pressure measurement module, alarm module, LCD display module. The software includes: the system flow chart, main program and module subprogram. The system can test body temperature, pulse, blood pressure real-timely, and the system will alar

8、m when the abnormal data appear, by the same time the system stores the database available for playback, then communicating with PC by the serial port, at last, the stored data will be printed.Key words: DS18B20，ASDX001，AT89C51 本科毕业设计（论文） PAGE II目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc391301226 第一章 绪论(x

9、ln) PAGEREF _Toc391301226 h 1 HYPERLINK l _Toc391301227 1.1 研究(ynji)目的和意义 PAGEREF _Toc391301227 h 1 HYPERLINK l _Toc391301228 1.2 国内外研究(ynji)现状 PAGEREF _Toc391301228 h 2 HYPERLINK l _Toc391301229 1.3 本课题的主要研究内容 PAGEREF _Toc391301229 h 3 HYPERLINK l _Toc391301230 第二章 系统总体方案设计 PAGEREF _Toc391301230 h

10、5 HYPERLINK l _Toc391301231 第三章 系统硬件设计 PAGEREF _Toc391301231 h 6 HYPERLINK l _Toc391301232 3.1 体温测量模块 PAGEREF _Toc391301232 h 6 HYPERLINK l _Toc391301233 3.2 血压测量模块 PAGEREF _Toc391301233 h 7 HYPERLINK l _Toc391301234 3.3 脉搏测量模块 PAGEREF _Toc391301234 h 7 HYPERLINK l _Toc391301235 3.3.1 脉搏信号采集电路 PAGER

11、EF _Toc391301235 h 8 HYPERLINK l _Toc391301236 3.3.2 信号放大 PAGEREF _Toc391301236 h 9 HYPERLINK l _Toc391301237 3.3.3 波形整形部分 PAGEREF _Toc391301237 h 9 HYPERLINK l _Toc391301238 3.4 单片机处理电路 PAGEREF _Toc391301238 h 10 HYPERLINK l _Toc391301239 3.5 显示电路设计 PAGEREF _Toc391301239 h 10 HYPERLINK l _Toc391301

12、240 3.6 报警电路设计 PAGEREF _Toc391301240 h 11 HYPERLINK l _Toc391301241 3.7 单片机最小系统 PAGEREF _Toc391301241 h 11 HYPERLINK l _Toc391301242 3.8 电源电路设计 PAGEREF _Toc391301242 h 12 HYPERLINK l _Toc391301243 3.9 键盘电路设计 PAGEREF _Toc391301243 h 12 HYPERLINK l _Toc391301244 3.10 USB通信电路 PAGEREF _Toc391301244 h 13

13、 HYPERLINK l _Toc391301245 第四章 系统软件设计 PAGEREF _Toc391301245 h 15 HYPERLINK l _Toc391301246 4.1 子程序流程图 PAGEREF _Toc391301246 h 15 HYPERLINK l _Toc391301247 4.1.1体温检测流程图 PAGEREF _Toc391301247 h 15 HYPERLINK l _Toc391301248 4.1.2 血压检测流程图 PAGEREF _Toc391301248 h 17 HYPERLINK l _Toc391301249 4.1.3 脉搏检测流程

14、图 PAGEREF _Toc391301249 h 17 HYPERLINK l _Toc391301250 4.1.4 键盘电路流程图 PAGEREF _Toc391301250 h 19 HYPERLINK l _Toc391301251 第五章 总结(zngji) PAGEREF _Toc391301251 h 20 HYPERLINK l _Toc391301252 参考文献 PAGEREF _Toc391301252 h 21 HYPERLINK l _Toc391301253 谢 辞 PAGEREF _Toc391301253 h 22 HYPERLINK l _Toc391301

15、254 附 录 PAGEREF _Toc391301254 h 23 PAGE 15第一章 绪论(xln)近年来不明流行(lixng)病毒横行，加上跨国移动日益频繁，造成病毒传播范围越来越广且快速，常会(chnghu)在短期内造成大范围流行，已足以威胁人类的生存，因此自主性的健康管理越来越受重视。本设计就提出一套生命机能检测系统，用于个人自主健康管理，以防治流行性病毒扩散，并以实用性、经济性、可靠性与方便携带性为设计目标，期能达到大众化需求的商业目标。一般而言，生命机能常被指为体温、血压、脉搏等，当这些生命机能有所变异时，往往代表人体出现异状，须进一步检查，尤其在2003年SARS扩大传染期间

16、，发烧为病毒传染的分界点，以公共卫生病理学来说，体温对于控制病毒传染极为重要。本生命机能检测系统将针对体温、血压、脉搏进行检测，并对检测资料做长期分析，当生理机能有一定程度变异时提出适当警示，让使用者更了解自身生理变化，也能给医生提供诊断时初步的依据1。1.1 研究目的和意义 人体生理信号主要包括有心电、脉搏、呼吸、血压、体温、血氧饱和度、有创血压、呼吸二氧化碳、心输出量、脑电、肌电、眼电视网膜电、眼震电、胃电等。人体生理信号是生命的象征，一旦停止，生命也就终止。测量人体生理信号技术就是要应用现代科学技术研究各种人体生理信号，通过有创或无创的方法获得各种信息，加以分析、综合和研究，服务于临床2

17、。人体不同的生理信号，能反映相应部位的身体变化，是临床诊断的重要依据。例如心电变化的测量与记录是现代医学诊断心脏的主要手段，肌电的测量与记录有助于诊断肌肉萎缩和肌肉支配疾病等。由于有些疾病的发作带有很大的偶然性和突发性，因此，将生理参数检护从大型医院扩展到社区医院以及患者家中是很有意义的。人体生理信息种类繁多，心电信号（Electrocardiogram,ECG）、脉搏信号（Pulse wave）能反映人体心脏器官和血液循环系统的生理变化，在临床健康观察和疾病诊断中十分重要，并且从生命信息科学的角度也具有重要的研究价值3。 脉搏携带(xidi)有丰富的人体健康状况信息，自公元三世纪我国最早的脉

18、学专著脉 经问世以来，脉学理论得到了不断的充实和提高，对国内外医学发展产生了很大的影响。脉搏波幅值和波形反映了一个心动周期(zhuq)内动脉血压随时间的脉动变化，是动脉血压的直接反映。同时，血流、血管阻力(zl)、血管壁弹性等血流参数的变化也能够间接地从脉搏中得到反映。因此，通过脉搏可以对血压的变化规律进行量化分析。脉搏波的波形、波幅、波速和节律，会反映出人体心血管系统的多种生理病理特征。利用脉搏推断人体的生理病理信息，不仅是传统中医学的重要内容，在国际上也受到广泛重视。所以本文的采集信号中也包括了脉搏信号。在科技高度发展的今天，人们的健康观念和保健方式正发生着深刻的变化。各种医学电子仪器大量

19、涌现，人们希望能够对人体日常生活状态下的健康状况进行检测，做到主动预防。对于已诊断明确的患者，可以随时掌握自己病情的变化以决定到医院复诊的需求，对于许多偶然性和突发性疾病，能够再现和捕捉瞬时的典型生理信息。因此，无论国内还是国际上，医疗康复和保健的重心正由以医院为核心的医疗保健体系向以家庭为基础的社区或个人卫生服务体系转移。在这种趋势下，研究适用于社区医疗与家庭医疗保健的人体生理信号检测系统具有极大的意义。而这种应用于家庭医疗的检测系统应该是低功耗便携式的。因此本文设计的目标是具有便携式特点的人体生理信号检测系统。1.2 国内外研究现状监护系统是一种用来对病人的生理参数进行连续、长时间、自动、

20、实时监测、分析处理后实现多类别自动报警，自动记录的某些医学仪器的组合。由于监护系统可用来实时分析、显示与记录、并具有对结果的综合判断能力，因而便于医务人员发现病人的病情变化，随后采取必要的措施，从而大幅度减少病人死亡率。自20世纪60年代以来，人体生理监护仪器作为一种重要的医学电子仪器问世后，世界各大医疗仪器的生产厂家竟相投入大量的人力、物力进行监护系统的开发、生产与销售，促进了监护系统的发展和普及。世界各国纷纷建立起冠心病监护病房，重症监护室，脑疾患者监护室，在手术室，分娩室，康复室内等一些专科病房加强了监护措施。但是国内监护系统的科研、生产与国际先进水平相比还存在一定的差距：高、精、尖的监

21、护设备大部分依赖于国外进口，价格比较昂贵，中小医院无力购买，严重影响了监护系统在我国的应用和推广4。 目前(mqin)所知的监护系统(xtng)是指用来监测病人生理、病理参数(cnsh)的病情监护系统。由于计算机的快速发展，目前病情监护系统不仅可以用来显示病人的各类信息，而且可以通过计算机进行处理和分析，综合分析监测结果，让医务人员做出快速判断和治疗。该类设备由大型的微机系统逐渐发展成以单片机为核心部件的微型控制系统MCU（Micro Controller Unit）是目前的一个发展方向。它以期通过固化在单片微机系统内的程序来实现数据的采集、存储、分析和再现。在这种小型设备研制伊始，受制于单片

22、机的发展，采用的单片微机芯片几乎都是低位的C51系列单片机。随着单片机技术的发展，功能越来越强大越来越精密的高位单片机更多地应用于此种系统中，随着传感器技术的发展，简单方便的无创式传感器也应用到此种设备中来。最近几年国内的基于嵌入式技术的便携式多参数人体生理信号监测仪以及远程监测系统正在如火如荼的进行着，已经逐渐建立起以家庭监护为基础的“家庭一社区一医院”三层远程监测系统。 最近几年，在国外，一种以传感器网络构成的人体生理信号监测仪器得到了迅速的发展。这种传感器网络散布于一种人体可穿戴的表面看起来很普通的衣服。当人们穿着这种特制衣服的时候，他们的人体生理信号通过无线的方式传输到PC系统中，PC

23、系统可以对人体的状态进行无间断的记录。当人体出现异常状况的时候，PC系统会发出报警信号。如果需要远程监控，可以将监测到的信号，通过局域网传输到Internet上。但是这种传感器网络构成的人体生理信号监测仪器并没有在医疗领域得到广泛的应用。1.3 本课题的主要研究内容 随着医学技术的发展，特别是传感技术、单片机技术、计算机技术的高速发展，使得人体生理信号监护设备不断更新换代，同时针对我国所面临的社会老龄化、医疗费用居高不下，以及人口众多、医院和交通容量有限等一系列严重的社会问题。本文旨在设计适用于社区、家庭使用的可以采集多种参数的人体生理检测与分析系统，使被检测者可以便捷的获知自身的生理状态。本

24、文所设计的这套检测系统，可以同步采集人体的体温信号、血压信号和脉搏信号，并通过液晶显示器显示出数据信息5。主要内容为以下四个部分： （1）人体生理信息(xnx)检测(jin c)与分析系统的硬件数字(shz)体系设计 （2）人体生理信号的数据采集、存储、显示、上传模块的软件设计 （3）人体生理信号的数据处理 （4）人体生理信号的数据压缩 第二章 系统总体方案设计本系统(xtng)以AT89C51单片机为控制(kngzh)核心，以体温检测模块、脉搏(mib)检测模块、血压检测模块、液晶显示模块、键盘电路模块为主要的模块单元。系统框图如图2-1所示。本系统通过键盘设定三种工作方式：脉搏检测，体温检

25、测，血压检测。人体体温检测利用芯片DS18B20这个数字温度传感器进行温度测量，测得的数据如果超限则进行报警。脉搏检测采用传感器将脉搏转换成单片机可以接受的信号，每跳动一次就产生一个脉冲，让单片机产生一个中断，每中断一次就进行一次计数，每分钟进行一次采样进行统计脉搏数。血压检测采用压力传感器ASDX001，如果血压超限则报警。该方案可以有效、实时的测量体温、血压、脉搏这些要求检测参数，能够达到系统设计的各项指标，设计方案是切实可行的。图2-1 系统总体方案框图第三章 系统硬件(yn jin)设计人体健康检测器的硬件电路主要由以下几部分(b fen)组成：体温测量(cling)模块、血压测量模块

26、、脉搏测量模块、时钟电路、复位电路、电源电路、显示电路、键盘电路、USB通信电路以及超常报警电路。3.1 体温测量模块设计中采样的是人体的体温，所测的量是非电量，所以要用到温度传感器进行采样，将温度转换为电信号才能输入系统进行信息转换和处理。所以传感器是实现这个设计的首要环节。这里我们采用的是温度传感器DS18B20。DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM，温度传感器，非挥发的温度报警触发器TH和TL，高速暂存器。在硬件上，DS18B20与单片机的连接有两种方法，一种是VCC接外部电源，GND接地，I/O与单片机的I/O线相连；另一种是用寄生电源供电，此时VDD， GND接地

27、，I/O接单片机I/O。无论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线要接10k左右的上拉电阻。我们采用的是第一种连接方法。如图3-1所示：把DS18B20的数据线与单片机的P23脚连接，再加上上拉电阻6。图3-1 温度采集电路3.2 血压(xuy)测量模块(m kui)血压测量(cling)模块采用压力传感器ASDX001，该压力传感器可用于测量绝对压、差力压和表力压。范围从1PSI到100PSI，绝压型传感器有一个内部真空参比值(基准值)，因此可直接输出一个与绝对压成比例的信号。差压型装置允许在传感膜片的任一侧施加压力，可用于压力差的测量。ASDX001的外围引脚共有8个，其中5个为空脚。工作

28、电压为正5伏。由+Vs脚引入正5伏电压，Vout为数据输出脚，将所测量得到的数字电压信号传送到单片机的P1.0脚，ASDX001的地脚为GND脚，接地。因此，只需要将传感器的输出脚Vout连接到单片机的P2.1脚上即可。如图3-2所示： 图3-2 ASDX001与单片机的连接电路原理图3.3 脉搏测量模块目前脉搏波检测系统有以下几种检测方法：光电容积脉搏波法、液体耦合腔脉搏传感器、压阻式脉搏传感器以及应变式脉搏传感器。近年来，光电检测技术在临床医学应用中发展很快，这主要是由于光能避开强烈的电磁干扰，具有很高的绝缘性，且可非侵入地检测病人各种症状信息。用光电法提取指尖脉搏光信息受到了从事生物医学

29、仪器工作的专家和学者的重视。本系统设计了指套式的透射型光电传感器，实现了光电隔离，减少了对后级模拟电路的干扰。传感器由发光(f un)二级管和光敏二极管组成，其工作(gngzu)原理是：发光(f un)二极管发出的光透射过手指，经过手指组织的血液吸收和衰减，由光敏二极管接收。由于手指动脉血在血液循环过程中呈周期性的脉动变化，所以它对光的吸收和衰减也是周期性脉动的，于是光敏二极管输出信号的变化也就反映了动脉血的脉动变化7。3.3.1 脉搏信号采集电路图3-3是脉搏信号的采集电路，U3是红外发射和接收装置，由于红外发射二极管中的电流越大，发射角度越小，产生的发射强度就越大，所以对R21阻值的选取要

30、求较高。R21选择270同时也是基于红外接收三极管感应红外光灵敏度考虑的。R21过大，通过红外发射二极管的电流偏小，红外接收三极管无法区别有脉搏和无脉搏时的信号。反之，R21过小，通过的电流偏大，红外接收三极管也不能准确地辨别有脉搏和无脉搏时的信号。当手指离开传感器或检测到较强的干扰光线时，输入端的直流电压会出现很大变化，为了使它不致泄露到U2B输入端而造成错误指示，用C8、C9串联组成的双极性耦合电容把它隔断。当手指处于测量位置时，会出现二种情况：一是无脉期。虽然手指遮挡了红外发射二极管发射的红外光，但是由于红外接收三极管中存在暗电流，会造成输出电压略低。二是有脉期。当有跳动的脉搏时，血脉使

31、手指透光性变差，红外接收三极管中的暗电流减小，输出电压上升。但该传感器输出信号的频率很低，如当脉搏只有为50次/分钟时，只有0.78Hz，200次/分钟时也只有3.33Hz，因此信号首先经R22、C10滤波以滤除高频干扰，再由耦合电容C8、C9加到线性放大输入端。图3-3 信号采集电路 3.3.2 信号(xnho)放大按人体(rnt)脉搏在运动后跳动次数达200次/分钟的计算来设计低通放大器，如图3-4所示。R23、C6组成(z chn)低通滤波器以进一步滤除残留的干扰，截止频率由R23、C6决定，运放U2B将信号放大，放大倍数由R23和R27的比值决定。图3-4 低通放大电路根据一阶有源滤波

32、电路的传递函数，可得： （2-1）放大倍数为： （2-2）截止频率为： （2-3）按人体的脉搏跳动为200次/分钟时的频率是3.3 Hz考虑，低频特性是令人满意的。3.3.3 波形整形部分波形整形电路如图3-5所示，U2C是一个电压比较器，C11、R29构成一个微分器，U2A和C7、R32组成单稳态多谐振荡器，其脉宽由C7、R32决定。该比较(bjio)器的阀值电压可用R31调节(tioji)在正弦波的幅值范围内，但是对R31的调节要求(yoqi)并不严格，因为U2C的输出信号经C11、R29的微分后总是将正、负相间的尖脉冲加到单稳态多谐振荡器U2A的反向输入端，不会造成很大的触发误差。当有输

33、入信号时，U2A在比较器输入信号的每个后沿到来时输出高电平，使C7通过R32充电。大约持续20ms之后，因C7充电电流减小而使U2A同相输入端的电位降低到低于反相输入端的电位（尖脉冲已过去很久）。于是U2A改变状态并再次输出低电平。脉冲是与脉搏同步的，并由红色发光二极管DS3的闪亮指示出来。即发光二极管作脉搏测量状态显示，脉搏每跳动一次发光二极管就亮一次。同时，该脉冲电平通过R24送到单片机INTO脚，进行对心率的计算和显示。输出波形如图3-5所示。图3-5 波形整形电路3.4 单片机处理电路本部分运用了ATMEL公司的AT89C51单片机作为核心元件，在这里运用单片机能更快更准确地对数据进行

34、运算，而且可以根据实际情况进行编程，所用外围元件少，轻巧省电，故障率低。来自传感和整形输出电路的脉冲电平输入单片机AT89C51的INTO脚，单片机设为负跳变中断触发模式，故每次脉冲下降沿到达时触发单片机产生中断并进行计时，来一个脉冲脉搏次数就加一，定时器中断主要完成一分钟的定时功能。单片机对一分钟内的脉冲次数进行累加。3.5 显示电路设计显示电路部分采用 LM016L液晶模块，此液晶模块采用HD44780控制器，具有简单而功能较强的指令集，可以实现字符移动，闪烁等功能，与单片机通讯可采用8位或4位并行传输两种方式。本设计中管脚连接方式为D0-D7分别与单片机P1.0-P1.7连接，图3-6即

35、为显示电路。图3-6 显示(xinsh)电路3.6 报警(bo jng)电路设计报警电路由二极管与电阻相连，如需要报警则二极管发光(f un)，其中何时报警可以编写程序进行控制，本设计中报警电路与单片机P2.0管脚相连，图3-7即为报警电路。图3-7 报警电路3.7 单片机最小系统单片机最小系统应包括AT89C51单片机，晶振电路，复位电路这几部分。其中AT89C51单片机起核心控制作用，复位电路就好像电脑重启部分，当单片机因为程序运行出现跑飞的情况时，按下复位键便可以使单片机重新启动运行。晶振电路提供单片机运行的时钟频率，频率越高单片机运行速度越快，因此晶振电路起的作用非常重要9。如图3-8

36、便是单机最小系统的电路原图。图3-8 单片机最小系统(xtng)3.8 电源(dinyun)电路设计电源(dinyun)由两个AAA电池提供。电源透过L1，D1，U3形成PFM升压电路，R33与C9作为升压后电压滤波作用。具体工作方式：当3V电压从L1工流过给升压IC后，经升压从第3脚输出5V，Q4为开关管，在关机状态下，Q4不导通，C9，C11为滤波电容。当POWER键按下时Q4导通，输出一个5 V的电压给VCC，供电给其他设备10。如图3-9所示：图3-9 电源电路原理图3.9 键盘(jinpn)电路设计键盘是实现(shxin)人机对话的设备，借助键盘可向系统设置参数，发出控制指令等。本系

37、统中设置了4个按键(n jin)，硬件连接图见图3-10所示： 图3-10 键盘电路接线图其中S1键是体温测量键，S2键为血压测量键，S3为脉搏测量键，S4键为结束键。因键盘数目很少，所以采用按键与单片机的I/O口线直接连线的方法连接。3.10 USB通信电路要实现数据的存储，需要将数据上传至上位机。下位机与上位机的传输方式有很多种，RS232接口是使用较早的一种通用接口电路，目前使用比较普遍。但是RS232与单片机之间需要电平转换芯，并且MAX232C标准最高传送速率为20kbitls。而USB接口是近年来迅速发展的接口标准，目前几乎所有的新型计算机的外设上都使用USB接口，它有数据传输速度

38、快、连接简单、兼容性好等特点。考虑到USB接口的先进性以及目前使用的广泛性，本系统使用USB接口实现数据通信就完全可以满足系统的要求11。CP2141是一种单芯片USB转UART的桥接器解决方案。该芯片包含一个USB2.0全速功能控制器EEPROM，缓冲器和带有调制解调器接口信号的异步串行数据总线。CP2101的UART接口包括TX(发送)和RX(接收)数据信号以及RTS， CTS，DSR，DTR，DCD和RI控制信号UART支持RTS/CTS，DSR/TR和X-On/X-Off握手。本系统(xtng)采用RS232转接口(ji ku)芯片CP2101实现(shxin)与PC机的通讯，编程使用

39、CYGNAL免费提供的器件驱动程序可以很容易地将CP2101用于实现一个有效的COM口。这样就大大简化了系统开发的时间以及成本，更重要的是这还是一款低压供电的芯片，可以实现低功耗。在程序中主要是对控制器进行参数设定，波特率设定，工作状态选定等12。AT89C51有两个串行口，此处使用串行口1与CP2101连接，CP2101有一个集成的内部振荡器和USB收发器，所以无需其它外部电路组件。如图3-11所示： 图3-11 CP2101电路图 PAGE 37第四章 系统软件(x tn run jin)设计主程序的设计(shj)由图4-1可以看出，首先对系统和外接芯片进行初始化，然后程序(chngx)反

40、复对键盘进行读取，如果有键按下，则转入相应的处理程序。按下S1键时，转入对体温的检测并显示；按下S2键时，转入对人体血压的检测并显示；按下S3键时，转入对脉搏的检测并将其值显示出来；按下S4键时，所有程序结束。当体温，血压，脉搏检测完了之后，重新返回读键盘程序，读取键盘并执行相应的程序，直到有结束键按下，则主程序结束。重新运行时，要等到下次开机。图4-1 主程序流程图4.1 子程序流程图4.1.1体温(twn)检测(jin c)流程图体温(twn)检测图如图4-2所示，由于单片机与DS18B20采用单总线模式，所以编程时严格按照DS18B20的读写时序。首先是将数据线拉高500微秒左右时间，然

41、后释放数据线，然后单片机等待DS18B20发出60240微秒的脉冲，一旦DS18B20发出该脉冲，单片机接收到了该脉冲，则对DS18B20进行初始化，先发出ROM指令，再发出RAM指令，再发体温转化指令，再延时750微秒，单片机这时读取体温值，如果超限进行报警提醒，如果没有超限则将体温值用数码管显示出来。最后判断是否有S4键按下如果有该键按下，则退出该子程序，返回主程序，如果该键没有按下则继续检测体温13。图4-2 体温(twn)检测流程图4.1.2 血压(xuy)检测流程图 如图4-3所示，即血压(xuy)检测流程图图4-3 血压(xuy)检测流程图4.1.3 脉搏检测(jin c)流程图

42、脉搏(mib)程序流程图如图4-4所示，检测脉搏采用中断完成，每次中断对脉搏数进行加1，完成对脉搏数的计数。脉搏检测子程序，利用单片机中的两个定时计数器进行1分钟延时，检查脉搏数为多少，如果超限则报警，提醒使用者注意脉搏数。没有超限的话，通过单片机内部的处理程序将脉搏数转换成BCD码，再通过液晶显示模块进行脉搏数的显示，并将脉搏数清0。这时判断有没有S4键按下，如果有，则结束子程序，返回子程序，如果没有，则继续对脉搏测量14。中断(zhngdun)程序(chngx)图4-4 脉搏(mib)检测流程图4.1.4 键盘(jinpn)电路流程图 本系统采用按键组成的独立键盘(jinpn)来记录，清除

43、各个检测(jin c)指标的信息。键盘程序的编写有查询方式和中断方式。采用查询方式时MCU一直在查询有没有键被按下，不能做其他的事情，MCU采用此方法效率很低15。为提高MCU的效率，本系统采用外部中断的方式（扩展的外部中断）查询按键是否被按下，独立键盘查询的结构流程图如图4-5所示：图4-5 键盘电路流程图第五章 总结(zngji)本系统所设计的健康检测(jin c)系统采用单片机AT89C51最小系统板为控制核心，以体温检测模块、脉搏检测模块、血压检测模块、数码显示(xinsh)模块、键盘电路模块为主要的模块单元。本系统设计的健康检测系统，能适合任何的场合，实时地检测人体健康状况的技术指标

44、。该系统通过键盘进行功能选择，能检测人体的体温、脉搏、血压的指标参数。系统具有发光报警功能，为了进一步扩展系统的功能并使系统具有更好地兼容性，通过串口和PC机进行通讯。随着电子技术应用的迅速普及，人们健康意识的不断增强，人们对人体健康检测仪器的要求会更加多样化、多功能、低功耗、更加便携式的方向发展。在系统设计中，还有许多问题需要解决，人体健康检测仪器的开发还有很大的空间。参考文献1 张毅刚,彭喜元,等.单片机原理(yunl)及应用M.北京:高等教育出版社,2010:87-942 王兆安,刘进军,等.电力电子(dinz)技术M.北京:机械(jxi)工业出版社,2009:163-1773 刘继光.

45、人体脉搏信号的采集装置D.沈阳:沈阳工业大学,2006:120-1304 戴梅萼,史嘉权,微型计算机技术及应用M.北京:清华大学出版社,2008:297-3085 胡汉才.单片机原理及其接口技术M.北京:清华大学出版社,1996:11-146 李全利.单片机原理及接口技术M.北京:高等教育出版社,2008:8-137 童诗白,华成英.模拟电子技术基础M北京:高等教育出版社,2001:85-888 贾振国.DS1820及高精度温度测量的实现J.电子技术应用,2000（1）:58-59.9 陈传虞,刘明.LED驱动芯片工作原理与电路设计M.北京:人民邮电出版社,2011:32-4210 赵负图,传

46、感器集成电路手册M北京:化学工业出版社,2002.411 Xue Shilong,Chen Yihui. The Marine Anchor And winchs Frequency-conversion And Speed-modification System Based on MCU ControlJ.IMECE.2003:15-2012 ATMEL8bit Mircocontroller with 4k Bytes Flash AT89C51Z.2000:56-8913 钟全刚.数据采集系统设计M.大连:大连理工大学,2005:32-4514 朱智章编.单片机控制的多功能诊治仪的设计J

47、.电子技术,1996年（6）:198-20015 周立功.单片机实验与实践M.北京:北京航空航天大学出版社,2004,8谢 辞此次(c c)设计是在张公永老师的悉心指导下完成的。导师为论文课题(kt)的研究提出了许多指导性的意见，为论文的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮助。张公永老师严谨治学的工作作风，孜孜不倦的敬业精神，给我留下了深刻的印象(ynxing)，使我受益良多在本文结束之际，特向我的导师说声感谢！通过此次设计，一方面使我认识到自己的不足，发现了学习中的错误之处；另一方面又巩固和积累了丰富的知识，吸取别人好的方法和经验，增强对复杂问题的解决方法和能力，为自己今后的工作和学习打下坚实

48、的基础。经过这次努力，使我顺利的完成了毕业设计这份毕业设计既是对我过去四年知识的总结又是自己知识的积累也大大加深了对单片机的了解。也感谢滨州学院所有教导过我的老师，谢谢你们四年来的悉心教导与关心爱护。最后，感谢我亲爱的同学，尤其是施龙同学，还有我的舍友们。感谢他们在生活及情感上的容忍及包容，在我完成论文的学习生活中，默默的支持着我。因为有了他们我才坚持到了最后，因为有了他们我才获得了成功。附 录总原理图主程序清单主程序：ORG 0000HFLAG BIT 00HLJMP 0030HORG 0003HLJMP INT0； 中断(zhngdun)服务程序，用于测量(cling)脉搏ORG 0013

49、H LJMP INT10030:START:NOPKAISHI:NOPJNB P1.2,XINTIAOJNB P1.3,WENDUJNB P1.4,XUEYAJNB P1.5,ENDDSJMP KAISHI XINTIAO： SETB EA SETB EX0LCALL XIN SJMP KAISHIWENDU：LCALL WENDU SJMP KAISHIXUEYA：LCALL XUE SJMP KAISHI DELY500:MOV R7,#250LOOP: NOPDJNZ R7,LOOPRETD547: CLR C MOV A, R4SUBB A,R7JC DV50SETB OVRETDV5

50、0:MOV R6,#8 DV51:MOV A,R5RLC AMOV R5,AMOV A,R4RLC AMOV R4,AMOV F0,CCLR CSUBB A,R7ANL C,/F0JC DV52MOV R4,ADV52:CPL CMOV A ,R3RLC AMOV R3,ADJNZ R6, DV51MOV A,R4ADD A,R4JC DV53SUBB A,R7JC DV54DV53:INC R3DV54:CLR OVRETBAOJING:NOPKAI：JNB FLAG,NEXTMOV R2,#200DV:CPL P1.0LCALL DELY500LCALL DELY500DJNZ R2,DV

51、CPL FLAGNEXT:MOV R2,#200DV1:CPL P1.0LCALL DELY500DJNZ R2,DV1CPL FLAGJNB P1.6, KAIRETINT0: PUSH R0PUSH A MOV R0, #43H MOV A,R0 INC AMOV R0, APOP APOP R0RETIINT1：MOV A，P0 MOV R0，#51HMOV R0.A SETB F0RETIENDD: NOPNOP END子程序清单脉搏(mib)子程序XIN:NOPBEGIN：MOV R0,#43HMOVA,#0HMOV R0,AMOV TMOD,#01010001BREPEAT:MOV

52、 TH1,#15HMOV TL1,#A0HMOV THD,#0FCHMOV TL0,#18HCLR P3.5MOV IE,#88HSETB TR1SETB TR0LOOP:JNB,TF0,$CLR TF0JBC F0,ELSESETB P3.5MOV TH0,#0FCHMOV TL0,#18HCLR P3.5SJMP LOOPELSE:MOV R0,#43HMOV A,R0MOV B,#100DIV ABMOV R0,#40HMOV R0,AMOV A,#10XCH A BDIV ABMOV R0,#41HMOV R0,AMOV A,BMOV R0,42HMOV R0,A；延时一分钟SHOW:

53、MOV A,R0MOV R0,#41HMOV A,R0MOV R0,#42HSWAP AXCHD A,R0MOV DPTR,#BFFFHMOVX DPTR,AMOV R0,#40HMOV A,R0MOV DPTR,#7FFFHMOVX DPTR,A；显示(xinsh)脉搏MOV R0,#43HMOV A,R0MOV R2,ASUBB A,#100JC BAOJING；C=1,BAOMOV A,R2SUBB A,#60JNC BAOJING；C=0,BAOSJMP HHHBAO：LCALL BAOJING RETHHH：JNB P1.6,ENDDDDSJMP BEGIN ENDDDD：RET体温(twn)检测子程序WENDU： NOPSTART：SETB P3.5；将I/O口置位 SETB P3.5 NOPCCR P3.5； 主机(zhj)发出537微秒的复位(f wi)低脉冲MOV R1，#3TSR1：MOV R0，#107DJNZ R0，$SETB P3.5； 然后(rnhu)拉高数据NOPNOPNOPMOV R0，#25HTSR2：JNB P35，TSR3；等待DS18B20回应 DJNZ R0，TSR2 LJMP TSR4；延