1、畢業設計(b y sh j)（論文）題 目基于單片機的便攜式人體健康指標檢測系統設計系 （院）電氣工程系專 業電氣工程與自動化班 級學生姓名學 號指導教師職 稱二一四年六月(li yu)二十日獨 創 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業設計(論文)，是本人在指導老師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產權爭議。據我所知，除文中已經注明引用的內容外，本設計（論文）不含任何其他個人(grn)或集體已經發表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明本聲明(shngmng)的法律后果由本人承擔。作者(zuzh)簽名: 年 月 日畢業設計（論文）使用授

2、權聲明本人完全了解濱州學院關于收集、保存、使用畢業設計（論文）的規定。本人愿意按照學校要求提交學位論文的印刷本和電子版，同意學校保存學位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數字化或其它復制手段保存設計（論文）；同意學校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務系統，公布設計（論文）的部分或全部內容，允許他人依法合理使用。（保密論文在解密后遵守此規定）作者簽名: 年 月 日本科畢業設計（論文）PAGE PAGE ii基于單片機的便攜式人體健康指標檢測系統(xtng)設計摘 要隨著現代人生活節奏的加快以及生活質量的提高，人們對自身健康狀況越來越關注，人們希望能隨時、簡單、方便的對身體(shnt

3、)進行檢查，因此，一些體積小的便攜式或者家用的健康檢測裝置，比如：體溫表、電子血壓計等由于操作簡單，受到人們的歡迎。但是，這些裝置大多功能單一，如果需要隨時對多種健康指標進行檢測，必須隨身攜帶多種檢測裝置，給使用者帶來了麻煩。因此(ync)本設計對多種人體信號進行檢測，減少使用者的麻煩。系統以AT89C51單片機為控制核心，硬件主要包括：單片機最小系統，體溫測量模塊，脈搏測量模塊，血壓測量模塊，報警模塊，LCD顯示模塊等。軟件則包括：系統的流程圖，主程序以及各模塊子程序。系統能實時的對人體體溫、脈搏、血壓進行檢測，并在數據出現異常時報警，同時存入數據庫供隨時回放，并通過串口與PC機通訊，將存儲

4、資料進行打印。關鍵詞：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 本科畢業設計（論文） PAGE II目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc391301226 第一章 緒論(x

9、ln) PAGEREF _Toc391301226 h 1 HYPERLINK l _Toc391301227 1.1 研究(ynji)目的和意義 PAGEREF _Toc391301227 h 1 HYPERLINK l _Toc391301228 1.2 國內外研究(ynji)現狀 PAGEREF _Toc391301228 h 2 HYPERLINK l _Toc391301229 1.3 本課題的主要研究內容 PAGEREF _Toc391301229 h 3 HYPERLINK l _Toc391301230 第二章 系統總體方案設計 PAGEREF _Toc391301230 h

10、5 HYPERLINK l _Toc391301231 第三章 系統硬件設計 PAGEREF _Toc391301231 h 6 HYPERLINK l _Toc391301232 3.1 體溫測量模塊 PAGEREF _Toc391301232 h 6 HYPERLINK l _Toc391301233 3.2 血壓測量模塊 PAGEREF _Toc391301233 h 7 HYPERLINK l _Toc391301234 3.3 脈搏測量模塊 PAGEREF _Toc391301234 h 7 HYPERLINK l _Toc391301235 3.3.1 脈搏信號采集電路 PAGER

11、EF _Toc391301235 h 8 HYPERLINK l _Toc391301236 3.3.2 信號放大 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 單片機處理電路 PAGEREF _Toc391301238 h 10 HYPERLINK l _Toc391301239 3.5 顯示電路設計 PAGEREF _Toc391301239 h 10 HYPERLINK l _Toc391301

12、240 3.6 報警電路設計 PAGEREF _Toc391301240 h 11 HYPERLINK l _Toc391301241 3.7 單片機最小系統 PAGEREF _Toc391301241 h 11 HYPERLINK l _Toc391301242 3.8 電源電路設計 PAGEREF _Toc391301242 h 12 HYPERLINK l _Toc391301243 3.9 鍵盤電路設計 PAGEREF _Toc391301243 h 12 HYPERLINK l _Toc391301244 3.10 USB通信電路 PAGEREF _Toc391301244 h 13

13、 HYPERLINK l _Toc391301245 第四章 系統軟件設計 PAGEREF _Toc391301245 h 15 HYPERLINK l _Toc391301246 4.1 子程序流程圖 PAGEREF _Toc391301246 h 15 HYPERLINK l _Toc391301247 4.1.1體溫檢測流程圖 PAGEREF _Toc391301247 h 15 HYPERLINK l _Toc391301248 4.1.2 血壓檢測流程圖 PAGEREF _Toc391301248 h 17 HYPERLINK l _Toc391301249 4.1.3 脈搏檢測流程

14、圖 PAGEREF _Toc391301249 h 17 HYPERLINK l _Toc391301250 4.1.4 鍵盤電路流程圖 PAGEREF _Toc391301250 h 19 HYPERLINK l _Toc391301251 第五章 總結(zngji) PAGEREF _Toc391301251 h 20 HYPERLINK l _Toc391301252 參考文獻 PAGEREF _Toc391301252 h 21 HYPERLINK l _Toc391301253 謝 辭 PAGEREF _Toc391301253 h 22 HYPERLINK l _Toc391301

15、254 附 錄 PAGEREF _Toc391301254 h 23 PAGE 15第一章 緒論(xln)近年來不明流行(lixng)病毒橫行，加上跨國移動日益頻繁，造成病毒傳播范圍越來越廣且快速，常會(chnghu)在短期內造成大范圍流行，已足以威脅人類的生存，因此自主性的健康管理越來越受重視。本設計就提出一套生命機能檢測系統，用于個人自主健康管理，以防治流行性病毒擴散，并以實用性、經濟性、可靠性與方便攜帶性為設計目標，期能達到大眾化需求的商業目標。一般而言，生命機能常被指為體溫、血壓、脈搏等，當這些生命機能有所變異時，往往代表人體出現異狀，須進一步檢查，尤其在2003年SARS擴大傳染期間

16、，發燒為病毒傳染的分界點，以公共衛生病理學來說，體溫對于控制病毒傳染極為重要。本生命機能檢測系統將針對體溫、血壓、脈搏進行檢測，并對檢測資料做長期分析，當生理機能有一定程度變異時提出適當警示，讓使用者更了解自身生理變化，也能給醫生提供診斷時初步的依據1。1.1 研究目的和意義 人體生理信號主要包括有心電、脈搏、呼吸、血壓、體溫、血氧飽和度、有創血壓、呼吸二氧化碳、心輸出量、腦電、肌電、眼電視網膜電、眼震電、胃電等。人體生理信號是生命的象征，一旦停止，生命也就終止。測量人體生理信號技術就是要應用現代科學技術研究各種人體生理信號，通過有創或無創的方法獲得各種信息，加以分析、綜合和研究，服務于臨床2

17、。人體不同的生理信號，能反映相應部位的身體變化，是臨床診斷的重要依據。例如心電變化的測量與記錄是現代醫學診斷心臟的主要手段，肌電的測量與記錄有助于診斷肌肉萎縮和肌肉支配疾病等。由于有些疾病的發作帶有很大的偶然性和突發性，因此，將生理參數檢護從大型醫院擴展到社區醫院以及患者家中是很有意義的。人體生理信息種類繁多，心電信號（Electrocardiogram,ECG）、脈搏信號（Pulse wave）能反映人體心臟器官和血液循環系統的生理變化，在臨床健康觀察和疾病診斷中十分重要，并且從生命信息科學的角度也具有重要的研究價值3。 脈搏攜帶(xidi)有豐富的人體健康狀況信息，自公元三世紀我國最早的脈

18、學專著脈 經問世以來，脈學理論得到了不斷的充實和提高，對國內外醫學發展產生了很大的影響。脈搏波幅值和波形反映了一個心動周期(zhuq)內動脈血壓隨時間的脈動變化，是動脈血壓的直接反映。同時，血流、血管阻力(zl)、血管壁彈性等血流參數的變化也能夠間接地從脈搏中得到反映。因此，通過脈搏可以對血壓的變化規律進行量化分析。脈搏波的波形、波幅、波速和節律，會反映出人體心血管系統的多種生理病理特征。利用脈搏推斷人體的生理病理信息，不僅是傳統中醫學的重要內容，在國際上也受到廣泛重視。所以本文的采集信號中也包括了脈搏信號。在科技高度發展的今天，人們的健康觀念和保健方式正發生著深刻的變化。各種醫學電子儀器大量

19、涌現，人們希望能夠對人體日常生活狀態下的健康狀況進行檢測，做到主動預防。對于已診斷明確的患者，可以隨時掌握自己病情的變化以決定到醫院復診的需求，對于許多偶然性和突發性疾病，能夠再現和捕捉瞬時的典型生理信息。因此，無論國內還是國際上，醫療康復和保健的重心正由以醫院為核心的醫療保健體系向以家庭為基礎的社區或個人衛生服務體系轉移。在這種趨勢下，研究適用于社區醫療與家庭醫療保健的人體生理信號檢測系統具有極大的意義。而這種應用于家庭醫療的檢測系統應該是低功耗便攜式的。因此本文設計的目標是具有便攜式特點的人體生理信號檢測系統。1.2 國內外研究現狀監護系統是一種用來對病人的生理參數進行連續、長時間、自動、

20、實時監測、分析處理后實現多類別自動報警，自動記錄的某些醫學儀器的組合。由于監護系統可用來實時分析、顯示與記錄、并具有對結果的綜合判斷能力，因而便于醫務人員發現病人的病情變化，隨后采取必要的措施，從而大幅度減少病人死亡率。自20世紀60年代以來，人體生理監護儀器作為一種重要的醫學電子儀器問世后，世界各大醫療儀器的生產廠家竟相投入大量的人力、物力進行監護系統的開發、生產與銷售，促進了監護系統的發展和普及。世界各國紛紛建立起冠心病監護病房，重癥監護室，腦疾患者監護室，在手術室，分娩室，康復室內等一些專科病房加強了監護措施。但是國內監護系統的科研、生產與國際先進水平相比還存在一定的差距：高、精、尖的監

21、護設備大部分依賴于國外進口，價格比較昂貴，中小醫院無力購買，嚴重影響了監護系統在我國的應用和推廣4。 目前(mqin)所知的監護系統(xtng)是指用來監測病人生理、病理參數(cnsh)的病情監護系統。由于計算機的快速發展，目前病情監護系統不僅可以用來顯示病人的各類信息，而且可以通過計算機進行處理和分析，綜合分析監測結果，讓醫務人員做出快速判斷和治療。該類設備由大型的微機系統逐漸發展成以單片機為核心部件的微型控制系統MCU（Micro Controller Unit）是目前的一個發展方向。它以期通過固化在單片微機系統內的程序來實現數據的采集、存儲、分析和再現。在這種小型設備研制伊始，受制于單片

22、機的發展，采用的單片微機芯片幾乎都是低位的C51系列單片機。隨著單片機技術的發展，功能越來越強大越來越精密的高位單片機更多地應用于此種系統中，隨著傳感器技術的發展，簡單方便的無創式傳感器也應用到此種設備中來。最近幾年國內的基于嵌入式技術的便攜式多參數人體生理信號監測儀以及遠程監測系統正在如火如荼的進行著，已經逐漸建立起以家庭監護為基礎的“家庭一社區一醫院”三層遠程監測系統。 最近幾年，在國外，一種以傳感器網絡構成的人體生理信號監測儀器得到了迅速的發展。這種傳感器網絡散布于一種人體可穿戴的表面看起來很普通的衣服。當人們穿著這種特制衣服的時候，他們的人體生理信號通過無線的方式傳輸到PC系統中，PC

23、系統可以對人體的狀態進行無間斷的記錄。當人體出現異常狀況的時候，PC系統會發出報警信號。如果需要遠程監控，可以將監測到的信號，通過局域網傳輸到Internet上。但是這種傳感器網絡構成的人體生理信號監測儀器并沒有在醫療領域得到廣泛的應用。1.3 本課題的主要研究內容 隨著醫學技術的發展，特別是傳感技術、單片機技術、計算機技術的高速發展，使得人體生理信號監護設備不斷更新換代，同時針對我國所面臨的社會老齡化、醫療費用居高不下，以及人口眾多、醫院和交通容量有限等一系列嚴重的社會問題。本文旨在設計適用于社區、家庭使用的可以采集多種參數的人體生理檢測與分析系統，使被檢測者可以便捷的獲知自身的生理狀態。本

24、文所設計的這套檢測系統，可以同步采集人體的體溫信號、血壓信號和脈搏信號，并通過液晶顯示器顯示出數據信息5。主要內容為以下四個部分： （1）人體生理信息(xnx)檢測(jin c)與分析系統的硬件數字(shz)體系設計 （2）人體生理信號的數據采集、存儲、顯示、上傳模塊的軟件設計 （3）人體生理信號的數據處理 （4）人體生理信號的數據壓縮 第二章 系統總體方案設計本系統(xtng)以AT89C51單片機為控制(kngzh)核心，以體溫檢測模塊、脈搏(mib)檢測模塊、血壓檢測模塊、液晶顯示模塊、鍵盤電路模塊為主要的模塊單元。系統框圖如圖2-1所示。本系統通過鍵盤設定三種工作方式：脈搏檢測，體溫檢

25、測，血壓檢測。人體體溫檢測利用芯片DS18B20這個數字溫度傳感器進行溫度測量，測得的數據如果超限則進行報警。脈搏檢測采用傳感器將脈搏轉換成單片機可以接受的信號，每跳動一次就產生一個脈沖，讓單片機產生一個中斷，每中斷一次就進行一次計數，每分鐘進行一次采樣進行統計脈搏數。血壓檢測采用壓力傳感器ASDX001，如果血壓超限則報警。該方案可以有效、實時的測量體溫、血壓、脈搏這些要求檢測參數，能夠達到系統設計的各項指標，設計方案是切實可行的。圖2-1 系統總體方案框圖第三章 系統硬件(yn jin)設計人體健康檢測器的硬件電路主要由以下幾部分(b fen)組成：體溫測量(cling)模塊、血壓測量模塊

26、、脈搏測量模塊、時鐘電路、復位電路、電源電路、顯示電路、鍵盤電路、USB通信電路以及超常報警電路。3.1 體溫測量模塊設計中采樣的是人體的體溫，所測的量是非電量，所以要用到溫度傳感器進行采樣，將溫度轉換為電信號才能輸入系統進行信息轉換和處理。所以傳感器是實現這個設計的首要環節。這里我們采用的是溫度傳感器DS18B20。DS18B20內部結構主要由四部分組成：64位光刻ROM，溫度傳感器，非揮發的溫度報警觸發器TH和TL，高速暫存器。在硬件上，DS18B20與單片機的連接有兩種方法，一種是VCC接外部電源，GND接地，I/O與單片機的I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時VDD， GND接地

27、，I/O接單片機I/O。無論是內部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接10k左右的上拉電阻。我們采用的是第一種連接方法。如圖3-1所示：把DS18B20的數據線與單片機的P23腳連接，再加上上拉電阻6。圖3-1 溫度采集電路3.2 血壓(xuy)測量模塊(m kui)血壓測量(cling)模塊采用壓力傳感器ASDX001，該壓力傳感器可用于測量絕對壓、差力壓和表力壓。范圍從1PSI到100PSI，絕壓型傳感器有一個內部真空參比值(基準值)，因此可直接輸出一個與絕對壓成比例的信號。差壓型裝置允許在傳感膜片的任一側施加壓力，可用于壓力差的測量。ASDX001的外圍引腳共有8個，其中5個為空腳。工作

28、電壓為正5伏。由+Vs腳引入正5伏電壓，Vout為數據輸出腳，將所測量得到的數字電壓信號傳送到單片機的P1.0腳，ASDX001的地腳為GND腳，接地。因此，只需要將傳感器的輸出腳Vout連接到單片機的P2.1腳上即可。如圖3-2所示： 圖3-2 ASDX001與單片機的連接電路原理圖3.3 脈搏測量模塊目前脈搏波檢測系統有以下幾種檢測方法：光電容積脈搏波法、液體耦合腔脈搏傳感器、壓阻式脈搏傳感器以及應變式脈搏傳感器。近年來，光電檢測技術在臨床醫學應用中發展很快，這主要是由于光能避開強烈的電磁干擾，具有很高的絕緣性，且可非侵入地檢測病人各種癥狀信息。用光電法提取指尖脈搏光信息受到了從事生物醫學

29、儀器工作的專家和學者的重視。本系統設計了指套式的透射型光電傳感器，實現了光電隔離，減少了對后級模擬電路的干擾。傳感器由發光(f un)二級管和光敏二極管組成，其工作(gngzu)原理是：發光(f un)二極管發出的光透射過手指，經過手指組織的血液吸收和衰減，由光敏二極管接收。由于手指動脈血在血液循環過程中呈周期性的脈動變化，所以它對光的吸收和衰減也是周期性脈動的，于是光敏二極管輸出信號的變化也就反映了動脈血的脈動變化7。3.3.1 脈搏信號采集電路圖3-3是脈搏信號的采集電路，U3是紅外發射和接收裝置，由于紅外發射二極管中的電流越大，發射角度越小，產生的發射強度就越大，所以對R21阻值的選取要

30、求較高。R21選擇270同時也是基于紅外接收三極管感應紅外光靈敏度考慮的。R21過大，通過紅外發射二極管的電流偏小，紅外接收三極管無法區別有脈搏和無脈搏時的信號。反之，R21過小，通過的電流偏大，紅外接收三極管也不能準確地辨別有脈搏和無脈搏時的信號。當手指離開傳感器或檢測到較強的干擾光線時，輸入端的直流電壓會出現很大變化，為了使它不致泄露到U2B輸入端而造成錯誤指示，用C8、C9串聯組成的雙極性耦合電容把它隔斷。當手指處于測量位置時，會出現二種情況：一是無脈期。雖然手指遮擋了紅外發射二極管發射的紅外光，但是由于紅外接收三極管中存在暗電流，會造成輸出電壓略低。二是有脈期。當有跳動的脈搏時，血脈使

31、手指透光性變差，紅外接收三極管中的暗電流減小，輸出電壓上升。但該傳感器輸出信號的頻率很低，如當脈搏只有為50次/分鐘時，只有0.78Hz，200次/分鐘時也只有3.33Hz，因此信號首先經R22、C10濾波以濾除高頻干擾，再由耦合電容C8、C9加到線性放大輸入端。圖3-3 信號采集電路 3.3.2 信號(xnho)放大按人體(rnt)脈搏在運動后跳動次數達200次/分鐘的計算來設計低通放大器，如圖3-4所示。R23、C6組成(z chn)低通濾波器以進一步濾除殘留的干擾，截止頻率由R23、C6決定，運放U2B將信號放大，放大倍數由R23和R27的比值決定。圖3-4 低通放大電路根據一階有源濾波

32、電路的傳遞函數，可得： （2-1）放大倍數為： （2-2）截止頻率為： （2-3）按人體的脈搏跳動為200次/分鐘時的頻率是3.3 Hz考慮，低頻特性是令人滿意的。3.3.3 波形整形部分波形整形電路如圖3-5所示，U2C是一個電壓比較器，C11、R29構成一個微分器，U2A和C7、R32組成單穩態多諧振蕩器，其脈寬由C7、R32決定。該比較(bjio)器的閥值電壓可用R31調節(tioji)在正弦波的幅值范圍內，但是對R31的調節要求(yoqi)并不嚴格，因為U2C的輸出信號經C11、R29的微分后總是將正、負相間的尖脈沖加到單穩態多諧振蕩器U2A的反向輸入端，不會造成很大的觸發誤差。當有輸

33、入信號時，U2A在比較器輸入信號的每個后沿到來時輸出高電平，使C7通過R32充電。大約持續20ms之后，因C7充電電流減小而使U2A同相輸入端的電位降低到低于反相輸入端的電位（尖脈沖已過去很久）。于是U2A改變狀態并再次輸出低電平。脈沖是與脈搏同步的，并由紅色發光二極管DS3的閃亮指示出來。即發光二極管作脈搏測量狀態顯示，脈搏每跳動一次發光二極管就亮一次。同時，該脈沖電平通過R24送到單片機INTO腳，進行對心率的計算和顯示。輸出波形如圖3-5所示。圖3-5 波形整形電路3.4 單片機處理電路本部分運用了ATMEL公司的AT89C51單片機作為核心元件，在這里運用單片機能更快更準確地對數據進行

34、運算，而且可以根據實際情況進行編程，所用外圍元件少，輕巧省電，故障率低。來自傳感和整形輸出電路的脈沖電平輸入單片機AT89C51的INTO腳，單片機設為負跳變中斷觸發模式，故每次脈沖下降沿到達時觸發單片機產生中斷并進行計時，來一個脈沖脈搏次數就加一，定時器中斷主要完成一分鐘的定時功能。單片機對一分鐘內的脈沖次數進行累加。3.5 顯示電路設計顯示電路部分采用 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的指令集，可以實現字符移動，閃爍等功能，與單片機通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式。本設計中管腳連接方式為D0-D7分別與單片機P1.0-P1.7連接，圖3-6即

35、為顯示電路。圖3-6 顯示(xinsh)電路3.6 報警(bo jng)電路設計報警電路由二極管與電阻相連，如需要報警則二極管發光(f un)，其中何時報警可以編寫程序進行控制，本設計中報警電路與單片機P2.0管腳相連，圖3-7即為報警電路。圖3-7 報警電路3.7 單片機最小系統單片機最小系統應包括AT89C51單片機，晶振電路，復位電路這幾部分。其中AT89C51單片機起核心控制作用，復位電路就好像電腦重啟部分，當單片機因為程序運行出現跑飛的情況時，按下復位鍵便可以使單片機重新啟動運行。晶振電路提供單片機運行的時鐘頻率，頻率越高單片機運行速度越快，因此晶振電路起的作用非常重要9。如圖3-8

36、便是單機最小系統的電路原圖。圖3-8 單片機最小系統(xtng)3.8 電源(dinyun)電路設計電源(dinyun)由兩個AAA電池提供。電源透過L1，D1，U3形成PFM升壓電路，R33與C9作為升壓后電壓濾波作用。具體工作方式：當3V電壓從L1工流過給升壓IC后，經升壓從第3腳輸出5V，Q4為開關管，在關機狀態下，Q4不導通，C9，C11為濾波電容。當POWER鍵按下時Q4導通，輸出一個5 V的電壓給VCC，供電給其他設備10。如圖3-9所示：圖3-9 電源電路原理圖3.9 鍵盤(jinpn)電路設計鍵盤是實現(shxin)人機對話的設備，借助鍵盤可向系統設置參數，發出控制指令等。本系

37、統中設置了4個按鍵(n jin)，硬件連接圖見圖3-10所示： 圖3-10 鍵盤電路接線圖其中S1鍵是體溫測量鍵，S2鍵為血壓測量鍵，S3為脈搏測量鍵，S4鍵為結束鍵。因鍵盤數目很少，所以采用按鍵與單片機的I/O口線直接連線的方法連接。3.10 USB通信電路要實現數據的存儲，需要將數據上傳至上位機。下位機與上位機的傳輸方式有很多種，RS232接口是使用較早的一種通用接口電路，目前使用比較普遍。但是RS232與單片機之間需要電平轉換芯，并且MAX232C標準最高傳送速率為20kbitls。而USB接口是近年來迅速發展的接口標準，目前幾乎所有的新型計算機的外設上都使用USB接口，它有數據傳輸速度

38、快、連接簡單、兼容性好等特點。考慮到USB接口的先進性以及目前使用的廣泛性，本系統使用USB接口實現數據通信就完全可以滿足系統的要求11。CP2141是一種單芯片USB轉UART的橋接器解決方案。該芯片包含一個USB2.0全速功能控制器EEPROM，緩沖器和帶有調制解調器接口信號的異步串行數據總線。CP2101的UART接口包括TX(發送)和RX(接收)數據信號以及RTS， CTS，DSR，DTR，DCD和RI控制信號UART支持RTS/CTS，DSR/TR和X-On/X-Off握手。本系統(xtng)采用RS232轉接口(ji ku)芯片CP2101實現(shxin)與PC機的通訊，編程使用

39、CYGNAL免費提供的器件驅動程序可以很容易地將CP2101用于實現一個有效的COM口。這樣就大大簡化了系統開發的時間以及成本，更重要的是這還是一款低壓供電的芯片，可以實現低功耗。在程序中主要是對控制器進行參數設定，波特率設定，工作狀態選定等12。AT89C51有兩個串行口，此處使用串行口1與CP2101連接，CP2101有一個集成的內部振蕩器和USB收發器，所以無需其它外部電路組件。如圖3-11所示： 圖3-11 CP2101電路圖 PAGE 37第四章 系統軟件(x tn run jin)設計主程序的設計(shj)由圖4-1可以看出，首先對系統和外接芯片進行初始化，然后程序(chngx)反

40、復對鍵盤進行讀取，如果有鍵按下，則轉入相應的處理程序。按下S1鍵時，轉入對體溫的檢測并顯示；按下S2鍵時，轉入對人體血壓的檢測并顯示；按下S3鍵時，轉入對脈搏的檢測并將其值顯示出來；按下S4鍵時，所有程序結束。當體溫，血壓，脈搏檢測完了之后，重新返回讀鍵盤程序，讀取鍵盤并執行相應的程序，直到有結束鍵按下，則主程序結束。重新運行時，要等到下次開機。圖4-1 主程序流程圖4.1 子程序流程圖4.1.1體溫(twn)檢測(jin c)流程圖體溫(twn)檢測圖如圖4-2所示，由于單片機與DS18B20采用單總線模式，所以編程時嚴格按照DS18B20的讀寫時序。首先是將數據線拉高500微秒左右時間，然

41、后釋放數據線，然后單片機等待DS18B20發出60240微秒的脈沖，一旦DS18B20發出該脈沖，單片機接收到了該脈沖，則對DS18B20進行初始化，先發出ROM指令，再發出RAM指令，再發體溫轉化指令，再延時750微秒，單片機這時讀取體溫值，如果超限進行報警提醒，如果沒有超限則將體溫值用數碼管顯示出來。最后判斷是否有S4鍵按下如果有該鍵按下，則退出該子程序，返回主程序，如果該鍵沒有按下則繼續檢測體溫13。圖4-2 體溫(twn)檢測流程圖4.1.2 血壓(xuy)檢測流程圖 如圖4-3所示，即血壓(xuy)檢測流程圖圖4-3 血壓(xuy)檢測流程圖4.1.3 脈搏檢測(jin c)流程圖

42、脈搏(mib)程序流程圖如圖4-4所示，檢測脈搏采用中斷完成，每次中斷對脈搏數進行加1，完成對脈搏數的計數。脈搏檢測子程序，利用單片機中的兩個定時計數器進行1分鐘延時，檢查脈搏數為多少，如果超限則報警，提醒使用者注意脈搏數。沒有超限的話，通過單片機內部的處理程序將脈搏數轉換成BCD碼，再通過液晶顯示模塊進行脈搏數的顯示，并將脈搏數清0。這時判斷有沒有S4鍵按下，如果有，則結束子程序，返回子程序，如果沒有，則繼續對脈搏測量14。中斷(zhngdun)程序(chngx)圖4-4 脈搏(mib)檢測流程圖4.1.4 鍵盤(jinpn)電路流程圖 本系統采用按鍵組成的獨立鍵盤(jinpn)來記錄，清除

43、各個檢測(jin c)指標的信息。鍵盤程序的編寫有查詢方式和中斷方式。采用查詢方式時MCU一直在查詢有沒有鍵被按下，不能做其他的事情，MCU采用此方法效率很低15。為提高MCU的效率，本系統采用外部中斷的方式（擴展的外部中斷）查詢按鍵是否被按下，獨立鍵盤查詢的結構流程圖如圖4-5所示：圖4-5 鍵盤電路流程圖第五章 總結(zngji)本系統所設計的健康檢測(jin c)系統采用單片機AT89C51最小系統板為控制核心，以體溫檢測模塊、脈搏檢測模塊、血壓檢測模塊、數碼顯示(xinsh)模塊、鍵盤電路模塊為主要的模塊單元。本系統設計的健康檢測系統，能適合任何的場合，實時地檢測人體健康狀況的技術指標

44、。該系統通過鍵盤進行功能選擇，能檢測人體的體溫、脈搏、血壓的指標參數。系統具有發光報警功能，為了進一步擴展系統的功能并使系統具有更好地兼容性，通過串口和PC機進行通訊。隨著電子技術應用的迅速普及，人們健康意識的不斷增強，人們對人體健康檢測儀器的要求會更加多樣化、多功能、低功耗、更加便攜式的方向發展。在系統設計中，還有許多問題需要解決，人體健康檢測儀器的開發還有很大的空間。參考文獻1 張毅剛,彭喜元,等.單片機原理(yunl)及應用M.北京:高等教育出版社,2010:87-942 王兆安,劉進軍,等.電力電子(dinz)技術M.北京:機械(jxi)工業出版社,2009:163-1773 劉繼光.

45、人體脈搏信號的采集裝置D.沈陽:沈陽工業大學,2006:120-1304 戴梅萼,史嘉權,微型計算機技術及應用M.北京:清華大學出版社,2008:297-3085 胡漢才.單片機原理及其接口技術M.北京:清華大學出版社,1996:11-146 李全利.單片機原理及接口技術M.北京:高等教育出版社,2008:8-137 童詩白,華成英.模擬電子技術基礎M北京:高等教育出版社,2001:85-888 賈振國.DS1820及高精度溫度測量的實現J.電子技術應用,2000（1）:58-59.9 陳傳虞,劉明.LED驅動芯片工作原理與電路設計M.北京:人民郵電出版社,2011:32-4210 趙負圖,傳

46、感器集成電路手冊M北京:化學工業出版社,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 鐘全剛.數據采集系統設計M.大連:大連理工大學,2005:32-4514 朱智章編.單片機控制的多功能診治儀的設計J

47、.電子技術,1996年（6）:198-20015 周立功.單片機實驗與實踐M.北京:北京航空航天大學出版社,2004,8謝 辭此次(c c)設計是在張公永老師的悉心指導下完成的。導師為論文課題(kt)的研究提出了許多指導性的意見，為論文的撰寫、修改提供了許多具體的指導和幫助。張公永老師嚴謹治學的工作作風，孜孜不倦的敬業精神，給我留下了深刻的印象(ynxing)，使我受益良多在本文結束之際，特向我的導師說聲感謝！通過此次設計，一方面使我認識到自己的不足，發現了學習中的錯誤之處；另一方面又鞏固和積累了豐富的知識，吸取別人好的方法和經驗，增強對復雜問題的解決方法和能力，為自己今后的工作和學習打下堅實

48、的基礎。經過這次努力，使我順利的完成了畢業設計這份畢業設計既是對我過去四年知識的總結又是自己知識的積累也大大加深了對單片機的了解。也感謝濱州學院所有教導過我的老師，謝謝你們四年來的悉心教導與關心愛護。最后，感謝我親愛的同學，尤其是施龍同學，還有我的舍友們。感謝他們在生活及情感上的容忍及包容，在我完成論文的學習生活中，默默的支持著我。因為有了他們我才堅持到了最后，因為有了他們我才獲得了成功。附 錄總原理圖主程序清單主程序：ORG 0000HFLAG BIT 00HLJMP 0030HORG 0003HLJMP INT0； 中斷(zhngdun)服務程序，用于測量(cling)脈搏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子程序清單脈搏(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；延時一分鐘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；顯示(xinsh)脈搏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體溫(twn)檢測子程序WENDU： NOPSTART：SETB P3.5；將I/O口置位 SETB P3.5 NOPCCR P3.5； 主機(zhj)發出537微秒的復位(f wi)低脈沖MOV R1，#3TSR1：MOV R0，#107DJNZ R0，$SETB P3.5； 然后(rnhu)拉高數據NOPNOPNOPMOV R0，#25HTSR2：JNB P35，TSR3；等待DS18B20回應 DJNZ R0，TSR2 LJMP TSR4；延