《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 其他 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 基于SPCE061A單片機(jī)的便攜式多功能實(shí)時(shí)生理參數(shù)監(jiān)測(cè)儀
基于SPCE061A單片機(jī)的便攜式多功能實(shí)時(shí)生理參數(shù)監(jiān)測(cè)儀
摘要: 本文利用凌陽單片機(jī)設(shè)計(jì)了便攜式多功能實(shí)時(shí)生理參數(shù)監(jiān)測(cè)儀,具有播放MP3的功能,可達(dá)到提高身體鍛煉質(zhì)量的效果,。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
Abstract:
Key words :

前言

  本文利用凌陽單片機(jī)設(shè)計(jì)了便攜式多功能實(shí)時(shí)生理參數(shù)監(jiān)測(cè)儀" title="生理參數(shù)監(jiān)測(cè)儀">生理參數(shù)監(jiān)測(cè)儀,具有播放MP3的功能,,可達(dá)到提高身體鍛煉質(zhì)量的效果。
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

  系統(tǒng)以單片機(jī)為核心,,配置了各種集成傳感器,,體積小巧。由于采用了微型封裝的芯片及元器件,,使連線變短,,減少了通信接口,從而提高了整機(jī)工作的可靠性,。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

  SPCE061A" title="SPCE061A">SPCE061A單片機(jī)

  SPCE061A單片機(jī)內(nèi)部集成了ADC、 DAC,、32KB的Flash和2KB的SRAM,以及液晶驅(qū)動(dòng)??臁@迷搯纹瑱C(jī)作為處理芯片,,使得模,、數(shù)信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換以及液晶驅(qū)動(dòng)可以通過軟件來實(shí)現(xiàn),避免了外界信號(hào)的干擾,,提高了系統(tǒng)的 
穩(wěn)定性及抗干擾能力,。

                        

                                            圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

  DS18B20" title="DS18B20">DS18B20溫度傳感器

  DS18B20溫度傳感器采用12位存儲(chǔ)溫度值對(duì)應(yīng)的數(shù)字表示形式,理論精度可達(dá)到0.05℃ ,,能實(shí)時(shí),、精確地檢測(cè)到人體溫度的變化,可通過單片機(jī)在液晶顯示器上顯示溫度,。

  DS18B20與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì)

  可以采用外接電源與寄生電源(即從數(shù)據(jù)線上得到供電電源)兩種方式供電,,如圖2所示。

  使用DS18B20的注意事項(xiàng)

  (1)DS18B20從測(cè)溫結(jié)束到將溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間,,這是必須保證的,,不然會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤,使溫度輸出總是顯示85℃,。

  (2)在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn),,應(yīng)使電源電壓保持在5V左右,若電源電壓過低,,會(huì)使所測(cè)得的溫度與實(shí)際溫度出現(xiàn)偏高現(xiàn)象,,經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),一般在5V左右,。

  (3)較小的硬件開銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償,,由于DS18B20與單片機(jī)間采用串行方式傳送數(shù)據(jù),因此,,在對(duì)DS18B20進(jìn)行讀寫編程時(shí),,必須嚴(yán)格保證讀寫時(shí)序,否則將無法讀取測(cè)溫結(jié)果,。

  (4)在DS18B20測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中,,向DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后,程序總要等待DS18B20的返回信號(hào),,一旦DS18B20接觸不好或斷線,,當(dāng)程序讀該DS18B20時(shí),將沒有返回信號(hào),,程序進(jìn)入死循環(huán),,這一點(diǎn)在進(jìn)行DS18B20硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。

  ZD-3微震動(dòng)傳感器

  ZD-3微震動(dòng)傳感器是一種有源的高靈敏度微功耗檢測(cè)元件,以正弦波形式輸出,,可利用74LS14施密特觸發(fā)器將其轉(zhuǎn)換成脈沖波,,輸入單片機(jī)檢測(cè)高電平,能實(shí)時(shí)記錄跑步者或鍛煉者的步數(shù),,進(jìn)而得到鍛煉者的能量損耗,,以利于更有效地進(jìn)行鍛煉。

  HK-2000A脈搏檢測(cè)傳感器

  HK-2000A傳感器是一種主要用在運(yùn)動(dòng),、健身器材上檢測(cè)脈搏的傳感器,,以脈沖波的形式輸出。當(dāng)脈搏波動(dòng)一次時(shí)輸出一正脈沖,,可將其輸出信號(hào)輸入單片機(jī),,檢測(cè)高電平,記錄脈搏,。

  OCM4X8C液晶顯示模塊

  OCM4X8C液晶顯示模塊采用128×64點(diǎn)陣的漢字圖形液晶顯示模塊,,可顯示漢字及圖形,內(nèi)置國(guó)標(biāo)GB2312碼簡(jiǎn)體中文字庫(16×16點(diǎn)陣),、128個(gè)字符(8×16點(diǎn)陣)及64×256點(diǎn)陣的GDRAM繪圖區(qū)域,。可與CPU直接接口,,提供8位并行及串行連接方式連接微處理器,。該液晶顯示模塊具有多種功能:光標(biāo)顯示、畫面移位,、睡眠模式等,。配合1×4鍵盤可實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、瀏覽和修改分析結(jié)果,,以及進(jìn)行各種人機(jī)對(duì)話,,能實(shí)時(shí)顯示 
各種生理參數(shù)值。

             

                             

;                              圖 2 寄生電源供電 報(bào)警模塊

  利用凌陽單片機(jī)內(nèi)部的語音功能,,采用軟件控制,,當(dāng)參數(shù)超過閾值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào),同時(shí)輸出一高電平,,用以驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管,,這樣更容易提醒鍛煉者。

  呼吸氣流溫度檢測(cè)模塊

  為了減少熱惰性帶來的誤差,,準(zhǔn)確地測(cè)量呼吸氣流溫度的變化,,要求熱敏元件熱容量越小越好,其位置位于呼吸道中氣流速度最大的地方,。因此,,在電路中選用BLTS101 PN結(jié)溫度傳感器(熱響應(yīng)時(shí)間τ<0.2s),。恒流源向PN結(jié)提供100μA的恒定正向電流,則PN結(jié)的正向壓降僅隨溫度T的變化而變化,,該電壓信號(hào)由前置放大器放大后,,通過一個(gè)4.84Hz低通濾波器,,再變換為數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī),。

  系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

  軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)

 

構(gòu)和菜單操作。利用C61(類似于C語言的凌陽單片機(jī)編程語言)及匯編語言編寫軟件,,在液晶顯示屏上實(shí)時(shí)顯示各種生理參數(shù)數(shù)據(jù),,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用Flash, 這樣,,在更換儀器電池時(shí)不會(huì)丟失數(shù)據(jù),。所有測(cè)量參數(shù)均可設(shè)定上、下報(bào)警閾值,,當(dāng)任一參數(shù)超過閾值時(shí)都能發(fā)出聲,、光報(bào)警。根據(jù)設(shè)計(jì)的需要,,可以利用消聲鍵停止報(bào)警,。儀器進(jìn)入工作狀態(tài)后,主程序首先完成對(duì)液晶顯示屏的初始化,,然后進(jìn)入檢測(cè)狀態(tài),。由于呼吸阻抗信號(hào)具有基線漂移現(xiàn)象,因此,,在軟件設(shè)計(jì)中采用一種變化中值檢測(cè)法對(duì)基線進(jìn)行校正,,具體方法是把上一次呼吸周期內(nèi)的中值點(diǎn)作為本次呼吸周期的檢測(cè)點(diǎn),這樣即可克服在正常檢測(cè)電壓范圍內(nèi)的基線漂移現(xiàn)象所帶來的漏檢情況,?!?/p>

 

  數(shù)據(jù)采集部分

  生理參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集主要通過傳感器進(jìn)行。在測(cè)量人體溫度時(shí),,由于體溫在鍛煉時(shí)的變化比較緩慢,,因此,主要運(yùn)用軟件定時(shí)中斷的方法進(jìn)行檢測(cè),。在檢測(cè)步數(shù)和脈搏等參數(shù)時(shí),,主要記錄的是頻率,只需采用軟件計(jì)數(shù)就可以,,根據(jù)檢測(cè)到的高電平,,計(jì)數(shù)器進(jìn)行自加運(yùn)算,從而記錄頻率,。

  參數(shù)閾值設(shè)定

  
        由于正常情況下人體溫度在36.5℃左右,。因此,,設(shè)定溫度閾值的初值為36.5℃,以0.25℃為步進(jìn)量,,可以用上下鍵增減,,每按一次按鍵,就遞增或遞減0.25℃,,直到達(dá)到鍛煉者想要設(shè)定的閾值為止(在35℃~42℃之間),。其它參數(shù)的設(shè)定情況類似。

  液晶驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

  系統(tǒng)顯示功能的實(shí)現(xiàn),,實(shí)際上就是對(duì)OCM4X8C液晶顯示模塊的驅(qū)動(dòng)編程,。本文按照結(jié)構(gòu)化的編程思想,利用C61語言將上翻,、下翻,、返回和確定等按鍵功能編成子函數(shù),這樣便于主程序的調(diào)用,。限于篇幅,,液晶驅(qū)動(dòng)程序不在此詳述。

  結(jié)語

  本方案 輕便小巧,,適合室內(nèi),、室外鍛煉時(shí)使用。同時(shí),,如果能將藍(lán)牙??旒傻皆搩x器中,可以實(shí)現(xiàn)這些生理參數(shù)的無線傳輸,,實(shí)現(xiàn)對(duì)老人或病人的遠(yuǎn)程看護(hù),。

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載,。