智能健康监测仪的设计与实现
摘 要本文将嵌入式类型的智能健康监测仪作为了研究对象，在研究过程中对这种系统的发展过程以及发展现状进行了广泛的研究，从而确立了本文的设计内容。本文针对当前市面上智能健康检测仪产品成本高、测量精度低等现状，以 STC89C51 单片机为控制核心，采用血压传感器 US9111、串行 A/D 转换芯片 ADC0832、脉搏传感器、体温传感器以及LCD 1602液晶屏驱动芯片和外围模拟电路设计了一款高性能低成本的智能健康检测仪控制系统，实现了对人体血压、体温以及脉搏等参数的实时监测等功能。这款系统降低了市面上大多数产品的研发成本，更为重要的是解决了这些产品所表现出的普遍弊端，不但能够长时间稳定工作，工作过程中还不容易受到环境因素的干扰，经过了多种方式的系统测试之后，表现了非常高的稳定性。
目录
一、 引言 1
（一） 智能健康监测仪的发展背景 1
（二） 智能健康监测仪的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
（一）智能健康监测仪的方案设计 2
（二）STC89C51单片机简介 2
（三）DS18B20型体温传感器简介 3
（四） 血压传感器简介 3
（五） ADC0832采样模块简介 4
（六） 脉搏传感器简介 4
（七） LCD1602液晶屏幕简介 4
（一）最小系统电路设计 5
（二）体温检测电路设计 6
（三）血压检测电路设计 6
（四）脉搏检测电路设计 6
（五）液晶屏显示电路设计 7
（一） 智能健康监测仪的主程序设计 7
（二） 体温检测子程序设计 8
（三） 人体血压采集子程序设计 10
（四） 脉搏传感器驱动子程序设计 10
（五） 参数显示子程序设计 11
五、 仿真系统设计 12
总结 14
参考文献 15
致 谢 16
附录一 原理图 17
附录二 PCB图 18
附录三 元件列表 19
附录四 程序 20
引言 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
智能健康监测仪的发展背景
本文设计了一款能够实现对系统参数的显示、高精度的体温检测、模拟信号采集并转换成数字信号、高精度血压检测和脉搏检测等功能的智能健康监测仪，这款系统的发展例程非常清晰，它的出现是伴随着电子技术以及微处理器生产技术的发展而发展的，在这个发展过程中它的性能受到了大规模集成技术以及CPU处理速度的较大制约。
本文研究的这种智能健康监测仪在当前的发展现状下主要是通过单片机等微处理器作为其内部的主控核心，现如今的智能健康监测仪已经发展到了数据处理高速化、性能功能智能化以及电路密度集成化的阶段，能够对待监测人员的多种身体数据进行快速而准确的检测，这主要得益于其内部整个内部电路架构以高速数字处理芯片作为内部核心，通过具有32位数据处理能力的微处理器芯片实现对整个系统的控制，对于接收信号全部采用数字化处理，由于数字信号比模拟信号具有更高的防干扰优点，所以智能健康监测仪在整个处理过程能够保持低误码率、高正确率的功能执行。通过对当前市面上大多数智能健康监测仪进行观察和资料翻阅后可以发现，在智能健康监测仪发展到当今这个阶段，内部微处理器芯片自身的性能、传感器的性能以及内部程序代码的高效性三个因素决定着智能健康监测仪的关键核心功能，要实现性能更高的系统，需要同时满足这些条件。
智能健康监测仪的国内外发展现状
国内外对于智能健康监测仪的研究设计成果在近几年间取得了较大的进步，不但在这种控制系统的底层硬件架构方面进行了优化和改进，还将硬件电路中的一些冗余无效的电路进行剔除和替换，通过具有相同功能的程序代码或者数字集成芯片替代掉大面积的模拟电路结构，使得系统的外形体积进一步缩小。
根据一份电子科学方面的刊物报道的一项最新研究成果显示，这款内部采用智能健康监测仪的研发成果的推出，进一步降低了目前市面上相关产品的平均售价，这款产品的研究者称在内部硬件电路方面，为了提升智能健康监测仪对于外部数据的高速运算速度，他们采用了多核共存方式的ARM型CPU作为主控，通过多个CPU内核并行工作，使得智能健康监测仪的多项智能功能被研发出来，对于外部信号的响应具有极快的速度。
本文主要研究内容
本文的主要内容是成功实现了一款具有多项智能功能的智能健康监测仪，经过了多项测试这款智能健康监测仪表现出了非常高的稳定性和实用性，结合当前市面上的大多数智能健康监测仪产品来看，本文设计的这款系统具备了多项优秀特点，能够实现对体温、血压等多项身体数据的监测，超出了大多数产品的平均性能，在设计方法方面本文首先将这种控制系统的研发历史进行了详细的查阅，对一些优秀的功能设计方法进行总结并且将其应用到本文中，随后在智能健康监测仪的发展现状基础上提出了本文将要实现的预期功能指标。接着对这款智能健康监测仪的硬件电路和软件系统进行了详细的设计，将整个控制系统划分成多个功能模块，从而分别进行设计，最终将各个模块进行连接合并，实现总体功能的统一。
二、方案设计及元器件介绍
（一）智能健康监测仪的方案设计
为了能够更为清晰的阐述这个系统结构框架，从而对这款智能健康监测仪的整体设计方案进行设计，其中STC89C51单片机最小系统部分最为重要，它是整个系统的控制部分，实现对各个功能电路的控制。
设计STC89C51单片机最小系统电路，由STC89C51单片机芯片、复位电路以及晶振电路三者组成，硬件结构框图如图1所示。血压传感器电路能够将血压值转换为模拟电压信号进行采集，并且通过模数转换器的采集作用将电压信号转换为数字信号送入单片机；体温传感器驱动电路实现对人体体温的实时快速测量，并以单总线形式与单片机进行连接驱动；脉搏传感器驱动电路将脉搏信号转换为脉冲信号，通过单片机实现对脉冲周期的计量的间接方式实现脉搏数的高精度测量；LCD1602液晶屏电路实现人体血压、脉搏以及体温等参数的显示，单片机通过并行接口对其进行驱动。
图1 智能健康监测仪硬件框图
（二）STC89C51单片机简介
能健康监测仪使用STC89C51单片机芯片作为软硬件系统的主控部分，通过对主程序以及各个子程序的执行，实现对参数显示电路、DS18B20体温传感器电路、ADC0832模数转换电路、血压检测电路和脉搏检测电路等子电路的控制。
图2为单片机STC89C51外观图，共40个引脚，STC89C51单片机的对外接口较为丰富，不但32个GPIO管脚可以全部提供给用户，还具有一个性能稳定的UART串口接口，用户可以通过程序代码对这款芯片的RXD和TXD管脚进行控制从而实现串口通信功能。
目录
一、 引言 1
（一） 智能健康监测仪的发展背景 1
（二） 智能健康监测仪的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
（一）智能健康监测仪的方案设计 2
（二）STC89C51单片机简介 2
（三）DS18B20型体温传感器简介 3
（四） 血压传感器简介 3
（五） ADC0832采样模块简介 4
（六） 脉搏传感器简介 4
（七） LCD1602液晶屏幕简介 4
（一）最小系统电路设计 5
（二）体温检测电路设计 6
（三）血压检测电路设计 6
（四）脉搏检测电路设计 6
（五）液晶屏显示电路设计 7
（一） 智能健康监测仪的主程序设计 7
（二） 体温检测子程序设计 8
（三） 人体血压采集子程序设计 10
（四） 脉搏传感器驱动子程序设计 10
（五） 参数显示子程序设计 11
五、 仿真系统设计 12
总结 14
参考文献 15
致 谢 16
附录一 原理图 17
附录二 PCB图 18
附录三 元件列表 19
附录四 程序 20
引言 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
智能健康监测仪的发展背景
本文设计了一款能够实现对系统参数的显示、高精度的体温检测、模拟信号采集并转换成数字信号、高精度血压检测和脉搏检测等功能的智能健康监测仪，这款系统的发展例程非常清晰，它的出现是伴随着电子技术以及微处理器生产技术的发展而发展的，在这个发展过程中它的性能受到了大规模集成技术以及CPU处理速度的较大制约。
本文研究的这种智能健康监测仪在当前的发展现状下主要是通过单片机等微处理器作为其内部的主控核心，现如今的智能健康监测仪已经发展到了数据处理高速化、性能功能智能化以及电路密度集成化的阶段，能够对待监测人员的多种身体数据进行快速而准确的检测，这主要得益于其内部整个内部电路架构以高速数字处理芯片作为内部核心，通过具有32位数据处理能力的微处理器芯片实现对整个系统的控制，对于接收信号全部采用数字化处理，由于数字信号比模拟信号具有更高的防干扰优点，所以智能健康监测仪在整个处理过程能够保持低误码率、高正确率的功能执行。通过对当前市面上大多数智能健康监测仪进行观察和资料翻阅后可以发现，在智能健康监测仪发展到当今这个阶段，内部微处理器芯片自身的性能、传感器的性能以及内部程序代码的高效性三个因素决定着智能健康监测仪的关键核心功能，要实现性能更高的系统，需要同时满足这些条件。
智能健康监测仪的国内外发展现状
国内外对于智能健康监测仪的研究设计成果在近几年间取得了较大的进步，不但在这种控制系统的底层硬件架构方面进行了优化和改进，还将硬件电路中的一些冗余无效的电路进行剔除和替换，通过具有相同功能的程序代码或者数字集成芯片替代掉大面积的模拟电路结构，使得系统的外形体积进一步缩小。
根据一份电子科学方面的刊物报道的一项最新研究成果显示，这款内部采用智能健康监测仪的研发成果的推出，进一步降低了目前市面上相关产品的平均售价，这款产品的研究者称在内部硬件电路方面，为了提升智能健康监测仪对于外部数据的高速运算速度，他们采用了多核共存方式的ARM型CPU作为主控，通过多个CPU内核并行工作，使得智能健康监测仪的多项智能功能被研发出来，对于外部信号的响应具有极快的速度。
本文主要研究内容
本文的主要内容是成功实现了一款具有多项智能功能的智能健康监测仪，经过了多项测试这款智能健康监测仪表现出了非常高的稳定性和实用性，结合当前市面上的大多数智能健康监测仪产品来看，本文设计的这款系统具备了多项优秀特点，能够实现对体温、血压等多项身体数据的监测，超出了大多数产品的平均性能，在设计方法方面本文首先将这种控制系统的研发历史进行了详细的查阅，对一些优秀的功能设计方法进行总结并且将其应用到本文中，随后在智能健康监测仪的发展现状基础上提出了本文将要实现的预期功能指标。接着对这款智能健康监测仪的硬件电路和软件系统进行了详细的设计，将整个控制系统划分成多个功能模块，从而分别进行设计，最终将各个模块进行连接合并，实现总体功能的统一。
二、方案设计及元器件介绍
（一）智能健康监测仪的方案设计
为了能够更为清晰的阐述这个系统结构框架，从而对这款智能健康监测仪的整体设计方案进行设计，其中STC89C51单片机最小系统部分最为重要，它是整个系统的控制部分，实现对各个功能电路的控制。
设计STC89C51单片机最小系统电路，由STC89C51单片机芯片、复位电路以及晶振电路三者组成，硬件结构框图如图1所示。血压传感器电路能够将血压值转换为模拟电压信号进行采集，并且通过模数转换器的采集作用将电压信号转换为数字信号送入单片机；体温传感器驱动电路实现对人体体温的实时快速测量，并以单总线形式与单片机进行连接驱动；脉搏传感器驱动电路将脉搏信号转换为脉冲信号，通过单片机实现对脉冲周期的计量的间接方式实现脉搏数的高精度测量；LCD1602液晶屏电路实现人体血压、脉搏以及体温等参数的显示，单片机通过并行接口对其进行驱动。
图1 智能健康监测仪硬件框图
（二）STC89C51单片机简介
能健康监测仪使用STC89C51单片机芯片作为软硬件系统的主控部分，通过对主程序以及各个子程序的执行，实现对参数显示电路、DS18B20体温传感器电路、ADC0832模数转换电路、血压检测电路和脉搏检测电路等子电路的控制。
图2为单片机STC89C51外观图，共40个引脚，STC89C51单片机的对外接口较为丰富，不但32个GPIO管脚可以全部提供给用户，还具有一个性能稳定的UART串口接口，用户可以通过程序代码对这款芯片的RXD和TXD管脚进行控制从而实现串口通信功能。
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