便携式人体生理指标检测毕业设计(编辑修改稿)

便携式人体生理指标检测毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

心 部分的设计， 完成体温指标监控 的目标。 该方案简单实用，在操作上属于“傻瓜式操作”，克服了方案一中测量精度不高的问题，并且成本低廉，有很高的实用价值。 脉搏检测的方案 设计 传统的医学检测脉搏主要有两种方法，一种是中医使用的切诊，另一种为西医使用的听诊法，对于切诊来说，需要医师有着丰富的经验，能依据脉搏跳动的频率以及跳动力度的大小来判断就诊者身体是否有恙，但是这项工作一般人是无法完成的。 西医所使用的听诊，一般人最多能听到心跳的声音，但是并不能根据心率来判断该心率是否正常。 针对这样的情况，在设计时就必须考虑到涉及到所设计出的实物使用上的简便性，最好能做到“傻瓜式”操作，基于此，本文设计了以下两种方案。 方案一：采用压电薄膜式传感器， 压电薄膜拥有 特殊的压电特性 ，作为一种动态应 变传感器， 在人体皮肤表面或者植入人体内部作为信号检测器件得到了广泛的应用。 有 一些薄膜元件灵敏到足以隔着外套探测出人体脉搏。 5 当拉伸或弯曲一片压电薄膜 时 ，薄膜 的 上下电极表面之间就会产生一个 电压信号或者电荷信号 ，并且 信号的大小 同拉伸或弯曲的形变 程度 成比例。 一般的压电材料都对压力敏感，但 是 对压电薄膜来说， 当一个很小的力施加在纵向上时 ，横向上 就 会产生 一个十分大 的应力，而如果对薄膜大面积施加同样的力，产生的应力会 则 小很多。 因此，压电薄膜对动态应力非常敏感。 采集到信号以后通过 A/D 转换输入单片机进行处理，并控制后续模 块进行处理。 在进行实物操作时，此方案在操作上遇到了很多问题，例如实用一般的压电薄膜传感器的输出信号非常微弱，放大后杂讯又特别明显，若是进行滤波器工作量又特别巨大，而且这回造成一个很致命的缺陷：实物体积过大，与本设计的核心思想相矛盾。 方案二： 对脉搏的检测通过 HK2020A 集成式脉搏传感器来实现，此款脉搏传感器中，已经集成了信号放大电路，滤波电路和 A/D 转换电路，其输出信号是规则的脉冲波，可以直接接入单片机进行处理，体积小，便于携带，可以随时安装拆卸。 方案二所采用的 HK2020A 集成式脉搏传感器就很好 地克服了方案一所述的问题，该传感器已经将放大电路、滤波电路集成到传感器内部，这样就减少了在实物连接时所造成的杂讯干扰，使输出波形为脉冲波，可以直接送入单片机。 所以本设计测量脉搏选择 HK2020A 集成式脉搏传感器。 3 运动量测量的方案设计 运动量的检测 ,基于人走动时身体会产生抖动，若是在身上放置一个微震动传感器，当人走动产生振动时，传感器就能检测到该抖动，进而输出一个电压或者电流信号，我们可以将这个信号采集到，进行信号处理后送入单片机，由单片机来记步数。 将所得到的步数乘以步距来大致估算使用者所走的路程。 基于此，本文采用 ND3 微震动传感器作为振动感应器来检测步数，该传感器体积小，使用方便将其佩戴在腰部即可。 其输出为正弦波，输出正弦波的频率和幅值的大小跟随运动的强弱变化而变化，经过一个过零比较器将正弦波转化为方波，就能送入单片机进行计数，结构简单，使用方便，能够满足本文的要求。 电路设计 本设计采用 探头式温度传感器 DS18B20 来采集温度 信号， 采集到的信号送入 单片机 进行 处理。 通过软件来预设温度阈值， 若温度超出 预设 上下限，则蜂鸣器报警， 若超过警戒线，则会直接通过 GPRS 模块向预设号码发送短信或者 拨打电话 ， 采用HK2020A 集成式脉搏传感器进行脉搏的检测，当压电薄膜感应到震动时，薄膜会产生 6 一个电压，经过内置的放大器和 A/D 转换电路后，传感器会输出一个脉冲，因为输出为脉冲信号，所以可以直接送入单片机进行处理。 对运动量的估计采用的是 ND3 微振动传感器来实现，来 总体设计框图见图 所 示。 G P R S 模 块S i m 9 0 0 AA T 8 9 S 5 2 单 片 机生 理 参 数检 测显 示 器 L C D 1 6 0 4报 警 按 键脉 搏 检 测体 温 检 测运 动 量 检 测 图 ：整体设计图 AT89S52是一种带 8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低功耗、高性能的 CMOS8位微处理器。 拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 FLASH，使得 AT89S52 应用非常广泛。 其结构图如图 所示 图 AT89S52单片机最小系统 7 P0 口是八位双向 I/O 口，可 被作为低 8 位地址 /数据复用 端口。 P1 口是八位双向 I/O 口，主要作为通用 I/O使用。 P2 口是八位双向 I/O 口，当访问外部数据存储器时，可用作高 8 位地址端口。 P3 口是八位双向 I/O 口，除了作为通用 I/O 口使用外，主要是使用其第二功能。 晶振 为单片机提供工作脉冲，单片机的工作速度就靠这个脉冲来决定。 单片机工作所需要的时钟信号依靠晶振电路用于产生，单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地工作。 通常在引脚 XTALl和 XTAL2跨接两个补偿电容和石英晶体构成自激振荡器，如图 YC C2。 可以根据情况选择 6MHz、 12MHz或 24MHz等频率的石英晶体。 而单片机工作速度是每秒 ，即此次晶振选择 12M，通常选择 30pF左右的瓷片电容作为补偿电容。 晶振电路如图。 图 晶振电路 图 复位电路 DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后多种场合 都可以运用它，这款传感器有多种形式，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，型号多种多样，封装后的 DS18B20主要用于人体温度检测，锅炉测温，农业大棚测温 ，弹药库测温等各种非极限温度场合 ， 体积小，耐磨耐碰，使用方便，封装形式 有许多种 ， 在狭小空间设备的数字测温和控制领域都能得到良好的应用。 其内部结构框图如图。 8 图 DS18B20内部的结构框图 DS18B20主要有两种封装方式，分别为 PR35封装和 SOSI封装，本设计采用的是 SISO封装，其 引脚分布视图如图 ，具体的引脚功能如下： 图 DS18B20的顶端引脚分布视图 VDD：外部电源输入； GND：地和外壳相连； I/O：与单片 机相连接，实现数据的传输。 在与单片机进行连接时，考虑到单片机的定时器全部需要用到， 6个中断源全部都需要使用，而这些中断源的接口并没有另外设计，而是和普通 I/O口集成到一起，但是使用时只能使用其中一个功能，所以在程序编写时要注意进行模块化编写，将所有要用到的中断程序编在一起，写成一个头文件添加进工程。 9 图 DS18B20红外传感器电路设计 H K2020A 集成式脉搏传 感器采用高度集成化工艺将力敏元件 (PVDF 压电膜 )、灵敏度温度补偿元件、感温元件 、信号调理电路集成在传感器内。 压电 式原理采集信号，模拟信号输出，输出同步于脉搏波动的脉冲信号，脉搏波 动一 次输出一正脉冲。 该产品可用于脉率检测，如运动、健身器材设备中的心率测试。 主要特点 ： 技术指标： 模拟脉冲信号输出 电源电压 3～ 12V 灵敏度高 压力量程 50～ +30 0mmH g 抗干扰性能力强 过载： 100 倍 一致性好 输出高电平：大于 VCC1. 5V 性能可靠，使用时间长 输出低电平：小于 其输出波形如图 所示 图 HK2020A输出波形 10 在方案设计中已经详细说明了该款传感器的优势，该模块与单片机的 P3^2相连接，电源线和地线可以直接通过单片机供电，其 VCC 和 GND 和 DS18B20 的 VCC 和 GND 相连接，以减少电源的数量。 ND3 微震动传感器 是一种有源的高灵敏度微功耗检测元件，外型见图。 它采用 — 15V 的 电压范围供电，在 3V 电压工作时 时耗 电小于 150μA， 7V 时耗电小于350μA。 其内部集成了微震动感应原件、高倍数功放器件， 故能感应到极 其 微弱的振动信号， 其电压输出幅值很大 ， 后级电路可以由传感器输出直接触发。 其输出信号为正弦波， 振动的强弱决定输出信号幅值的大小 ，它 共有三个接线端 ，其中红线 或黄线 为电源正极，白色线为信号输出端， 双芯屏蔽线接地 ，使用时 ， 将传感器 牢牢固定在被监测物体上。 传感器与被检测体接触越紧密 ，其输出波形越好 ，灵敏度越高。 图 ND3微振动传感器 液晶显。