老人健康远程监护系统软件设计
毕业设计（论文）中文毕业设计（论文）中文基于STC89C52单片机实现了老人健康远程监护系统的软件设计，系统由主机模块和从机模块组成。从机模块负责采集心率和体温等生理参数，并通过NRF24L01将数据无线发送至主机模块。主机模块实时显示当前采集到的心率和体温值，并进行异常报警。软件设计主要包括数据采集模块、数据接收模块及无线通信模块的程序设计，课题基于Keil开发环境设计完成各功能模块，最后联合硬件测试实现了系统功能。关键词 STC89C52，远程健康监护，无线通信，心率报警
目 录
1 引言 1
2 概述 1
2.1 选题的背景和意义 1
2.2 老人健康远程监护系统的发展与应用 2
3 总体方案的论证与设计 2
3.1 主控模块的选择和论证 2
3.2 显示模块的选择和论证 3
3.3 传感器的选择和论证 3
3.4 无线通信模块的选择和论证 5
3.5 系统整体设计概述 5
4 系统软件总体设计 6
4.1 系统概述 6
4.2 系统总体流程图 6
4.3 温度检测模块 7
4.4 脉搏模块 9
4.5 无线通信模块 12
4.6 报警模块 14
4.7 程序设计原理 16
5 系统调试 17
5.1 软件调试 17
5.2 硬件调试 23
5.3 调试结果 24
5.4 误差分析 25
结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录A 系统原理图 30
附录B 系统源程序 31
1 引言
本设计使用DS18B20数字温度芯片来测量人体体温，通过放大器、滤波器等电子器件对模拟信进行处理，通过模数转换把模拟信号转化成数字信号，使得数字信号直接显示在液晶上，非常方便对单片机进行处理和控制，和许多外部电路中的传统测温方法相比，显得非常简便。此外，该芯片具有非常稳定的的物理和化学性质，有 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
比较好的线性度，因此工业上常用它作为温度测量元件。在0到100摄氏度范围内，偏差最多不超过1摄氏度。和其他温度测量器件比起来，DS18B20的数据传输方式使用了单总线，微控制器 STC89C52和数字温度计 DS18B20相连组成了测温电路，将采集到的数据传输给计算机。在测量脉搏时，传感器采用了两种二级管，一种是红外接收二极管，另外一种是红外发射二极管。通过对脉搏和体温信号的观察，可以实时地了解老年人的健康状况。该系统采用的通信模块是nRF24L01无线通信模块，可以对温度和脉搏速率实时观察，还能够通过键盘设置上下限，如果测量的数据不在设定范会，蜂鸣器就会自动发出报警[1]。
2 概述
2.1 选题的背景和意义
最近二十年来，中国的改革开放的进程越来越快，经济和文化较开放前有了日新月异的变化，文化和经济快速发展，我国的人口结构和以往相比出现了很大的变化。与此同时，由于计划生育政策的倡导，老年人口的比例不断增加，特别是在大城市的趋势越来越明显，像北京、广州、上海这样的大城市已经进入老龄化地阶段，应该怎么照顾这样一个特殊的老年群体已成为越来越受到社会的关注[2]。
随着文化和经济的快速发展，生活质量不断提高，人均平均寿命越来越长，人口老龄化的问题日趋严重。根据相关调查报告，60%的老人希望与子女同住，然而，当代社会竞争的压力越来越大，在平常工作之外，子女们还需要利用空余时间进行培训，学习到更多的技能，能够在工作中有一技之长。由于独生子女政策的倡导，现在成家的大部分都是四一二的结构，由于两对老人需要被照顾，子女们变得非常繁忙[2]。但是子女的生活习惯与父母的休息时间有很大差异，导致子女们宁愿在外面租房也不远和父母合住。由于上面的原因，导致现在很多的老年人都是出于独居状态的，而且随着老年人随着年龄的增长，生理功能越来越弱，自理能力也变得越来越差，如果由于粗心摔倒，没有人帮助的话就会造成非常严重的情况。因此，我们应该更加关注老年人的健康保护工作。
2.2 老人健康远程监护系统的发展与应用
随着科技水平越来越高，无线传感器和的射频技术也得到了迅猛的发展，加之老龄化趋势明显，在老年远程健康监测领域中，有了更加进步性的突破。由于国外起点较早，中国借鉴了外国的技术，成功了研制出了老人健康监护系统，国内的很多大型医院已经配置这一系统。来自清华大学的白静教授带领她的团队深入研究了家庭护理和远程医疗等和老年人健康密切相关的课题。家庭贴心小护士系统就是由他们的研究团队设计出来的，同时这也是国内第一个远程监控系统。该系统由两大部分组成，一部分是家庭监测，另外一部分是医院的主控制台，其可以方便地将智能控制系统嵌入到患者的监护仪中，通过该系统的实时监控护，系统可以远程监测患者的动态血压和心电图并传输到控制台上，并且能够自动记录患者的数据，留给医生分析，如果患者家属需要查看病人情况的话，通过家里的监护仪就能够看到心电数据。一旦患者出现了心电图异常，系统就会立刻通过远程传输把数据传到医院的监控台，供医生分析。
浙江大学课题小组经过潜心研究，发明出了一种可以实时对老年人进行心率监测和跌倒检测的系统。本系统是利用ZigBee的物联网实现采集和上传老年人的生理信号，并利用无线通信系统中的WIFI技术实现老年人发生突发情况时的报警功能[3]。读取利用加速度传感器的特性来识别老人的走路状况，并将数据采集出来和预警值比较，超过预警值，就会自动报警。采用双电极法对心率进行实时检测，系统的服务器用小波变换的数学方法，分析和处理采集到的心电信号，最后用预警值法校正[4]。
很多社会上面的公司和企业也参与了研究设计。解放军总医院的研究人员开发出了一种可穿戴式多参数检测系统[5]，穿戴式检测系统能够检测到呼吸信号、心电信号和体温信号等多种人体信号，系统能够实时地动态地测得人体各种生命参数，并能将人体的生理特点准确地反映出来。
3 总体方案的论证与设计
目 录
1 引言 1
2 概述 1
2.1 选题的背景和意义 1
2.2 老人健康远程监护系统的发展与应用 2
3 总体方案的论证与设计 2
3.1 主控模块的选择和论证 2
3.2 显示模块的选择和论证 3
3.3 传感器的选择和论证 3
3.4 无线通信模块的选择和论证 5
3.5 系统整体设计概述 5
4 系统软件总体设计 6
4.1 系统概述 6
4.2 系统总体流程图 6
4.3 温度检测模块 7
4.4 脉搏模块 9
4.5 无线通信模块 12
4.6 报警模块 14
4.7 程序设计原理 16
5 系统调试 17
5.1 软件调试 17
5.2 硬件调试 23
5.3 调试结果 24
5.4 误差分析 25
结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录A 系统原理图 30
附录B 系统源程序 31
1 引言
本设计使用DS18B20数字温度芯片来测量人体体温，通过放大器、滤波器等电子器件对模拟信进行处理，通过模数转换把模拟信号转化成数字信号，使得数字信号直接显示在液晶上，非常方便对单片机进行处理和控制，和许多外部电路中的传统测温方法相比，显得非常简便。此外，该芯片具有非常稳定的的物理和化学性质，有 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
比较好的线性度，因此工业上常用它作为温度测量元件。在0到100摄氏度范围内，偏差最多不超过1摄氏度。和其他温度测量器件比起来，DS18B20的数据传输方式使用了单总线，微控制器 STC89C52和数字温度计 DS18B20相连组成了测温电路，将采集到的数据传输给计算机。在测量脉搏时，传感器采用了两种二级管，一种是红外接收二极管，另外一种是红外发射二极管。通过对脉搏和体温信号的观察，可以实时地了解老年人的健康状况。该系统采用的通信模块是nRF24L01无线通信模块，可以对温度和脉搏速率实时观察，还能够通过键盘设置上下限，如果测量的数据不在设定范会，蜂鸣器就会自动发出报警[1]。
2 概述
2.1 选题的背景和意义
最近二十年来，中国的改革开放的进程越来越快，经济和文化较开放前有了日新月异的变化，文化和经济快速发展，我国的人口结构和以往相比出现了很大的变化。与此同时，由于计划生育政策的倡导，老年人口的比例不断增加，特别是在大城市的趋势越来越明显，像北京、广州、上海这样的大城市已经进入老龄化地阶段，应该怎么照顾这样一个特殊的老年群体已成为越来越受到社会的关注[2]。
随着文化和经济的快速发展，生活质量不断提高，人均平均寿命越来越长，人口老龄化的问题日趋严重。根据相关调查报告，60%的老人希望与子女同住，然而，当代社会竞争的压力越来越大，在平常工作之外，子女们还需要利用空余时间进行培训，学习到更多的技能，能够在工作中有一技之长。由于独生子女政策的倡导，现在成家的大部分都是四一二的结构，由于两对老人需要被照顾，子女们变得非常繁忙[2]。但是子女的生活习惯与父母的休息时间有很大差异，导致子女们宁愿在外面租房也不远和父母合住。由于上面的原因，导致现在很多的老年人都是出于独居状态的，而且随着老年人随着年龄的增长，生理功能越来越弱，自理能力也变得越来越差，如果由于粗心摔倒，没有人帮助的话就会造成非常严重的情况。因此，我们应该更加关注老年人的健康保护工作。
2.2 老人健康远程监护系统的发展与应用
随着科技水平越来越高，无线传感器和的射频技术也得到了迅猛的发展，加之老龄化趋势明显，在老年远程健康监测领域中，有了更加进步性的突破。由于国外起点较早，中国借鉴了外国的技术，成功了研制出了老人健康监护系统，国内的很多大型医院已经配置这一系统。来自清华大学的白静教授带领她的团队深入研究了家庭护理和远程医疗等和老年人健康密切相关的课题。家庭贴心小护士系统就是由他们的研究团队设计出来的，同时这也是国内第一个远程监控系统。该系统由两大部分组成，一部分是家庭监测，另外一部分是医院的主控制台，其可以方便地将智能控制系统嵌入到患者的监护仪中，通过该系统的实时监控护，系统可以远程监测患者的动态血压和心电图并传输到控制台上，并且能够自动记录患者的数据，留给医生分析，如果患者家属需要查看病人情况的话，通过家里的监护仪就能够看到心电数据。一旦患者出现了心电图异常，系统就会立刻通过远程传输把数据传到医院的监控台，供医生分析。
浙江大学课题小组经过潜心研究，发明出了一种可以实时对老年人进行心率监测和跌倒检测的系统。本系统是利用ZigBee的物联网实现采集和上传老年人的生理信号，并利用无线通信系统中的WIFI技术实现老年人发生突发情况时的报警功能[3]。读取利用加速度传感器的特性来识别老人的走路状况，并将数据采集出来和预警值比较，超过预警值，就会自动报警。采用双电极法对心率进行实时检测，系统的服务器用小波变换的数学方法，分析和处理采集到的心电信号，最后用预警值法校正[4]。
很多社会上面的公司和企业也参与了研究设计。解放军总医院的研究人员开发出了一种可穿戴式多参数检测系统[5]，穿戴式检测系统能够检测到呼吸信号、心电信号和体温信号等多种人体信号，系统能够实时地动态地测得人体各种生命参数，并能将人体的生理特点准确地反映出来。
3 总体方案的论证与设计
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