电子脉搏计和体温计设计
脉搏是心脏节律性收缩和舒张的体现，而体温则反映了机体内部的温度。因此，脉搏和体温被称为生命体征。本文首先阐述了电子脉搏和体温计在国内外的研究现状，同时对其研究的目的、意义和发展前景等进行了介绍。然后介绍了为实现对脉搏和体温的测量所需要的处理器系统平台——MSP430单片机开发平台，包括MSP430的基本信息、主要特点以及应用；通过简要介绍MSP430的优点，引出实现测量脉搏和体温的方法。通过借助指套式光电传感器提取脉搏信号，利用“一线式”温度传感器DS18B20采集温度信息，再利用一些信号处理电路模块，从而使得采集到的信号更加接近真实值，然后按照一定的算法得出所测脉搏跳动次数和体温数值。最后通过单片机把测得的数据在1602LCD上显示，使得可以更加直观地观察到脉搏和体温的测量结果。 M000238
关键词：电子脉搏计 电子体温计 MSP430单片机 DS18B20
Sphygmometer is a reflection of heart rhythmic contraction and relaxation,while thermometer reflects the body’s internal temperature.So,sphygmometer and thermometer are called vital signs.First,this paper expound the current situation of research about electronic Sphygmometer and Thermometer in the domestic and overseas.At the same time,the research of purpose,significance and prospects for development are introduced.Then,it expounds a processor system platform-MSP430 MCU development platform,which is for measuring the sphygmus and body temperature.Including the basic information of the MSP430, main characteristics and applications.Through a brief introduction to the advantage of MSP430, lead to realize the measurement method of sphygmometer and thermometer.By using refers to the set of photoelectric sensor to extract the sphygmometer signal,and using a line type temperature sensor DS18B20 to collect the thermometer information.Reuse some signal processing circuit module,to the collected signals,which is more close to the real value.Then according to certain algorithm sphygmometer frequency and the measured thermometer values are obtained. Finally,through MCU is shown on the measured data in 1602LCD,enable more visually observed sphygmometer and thermometer measurements.
Key Words: Electronic Sphygmometer; Electronic Thermometer; MSP430 ;DS18B20
1. 引 言 查看完整请+Q:351916072获取
1.1 研究电子脉搏和体温计的目的和意义
脉搏和体温是人体重要的生命活动现象。当人体处于不健康的状态时，脉搏和体温会体现出不同程度的变化。同样，脉搏和体温的变化又会对正常的生命活动产生一定程度的影响，严重的话可能还会危及到生命。因此，人们通常把脉搏、体温称为生命体征。
了解并且准确掌握生命体征的测量对明确护理诊断以及明确护理目标都至关重要，这样才可以为病人提供更优质的护理服务、更准确的治疗方法、更快速地减轻病人的痛苦等。所以，设计一种便携式设备，使测量脉搏、体温功能集于一身，并且可以快速、准确地测量出结果，不管是对于医生还是病人，其作用与意义是不言而喻的。
1.2 电子脉搏和体温计的国内外研究现状
1.2.1 脉搏计
2008年，中国知名学者陈晓在《中国组织工程研究与临床康复》上曾经发表过一篇关于便携式脉搏计设计的文章。其文章名为“便携式电子脉搏计的设计”[1]。文中设计的是一种基于HTD压电传感器并且以AT89S51为核心而构成的便携式电子脉搏计。设计的思想是通过压电传感器把待检测对象的脉搏跳动转变成电信号，但是信号很微弱，必须要经过滤波放大整形以后才可以得到有规则的脉冲信号波形。因此，信号放大电路使用三级运放共模抑制比较高的放大电路，使得从传感器得到的微弱信号适当放大。放大以后的信号再采用低通滤波器和整形电路进行滤波和整形，最后通过单片机计数，经译码电路以后，在数码管就可以观察到被测对象的脉搏次数了。
武汉纺织大学的学生徐晶晶与张如全在《数字技术与应用》上也发表过一篇基于单片机AT89C51对脉搏跳动次数测量研究的文章[2]。文章内容主要是关于脉搏信号采集系统。文中主要讲述以AT89C51作为处理器核心，通过PVDF传感器把采集的脉搏信号数据传送到单片机处理，然后再把脉搏信息通过液晶实时显示。
还有吉林大学的学生王林琳等人曾经发表过一篇文章。其文章是一篇基于PTR2000的无线多参数监护系统的文章[3]。在本文中，主要介绍的是一种无线多参数监护系统的设计思想以及实现方法。该监护系统是通过AT89C51单片机作为控制核心，以PTR2000作为无线通讯的部件，然后通过信号的检测、数据的处理以及无线传输等实现对人体脉搏和体温等参数的实时监控。当使用时，病人需佩戴发射盒然后可以在有效的范围内自由的活动。此设计和之前不同点是通过加入了线传输技术，使得系统更加人性化。
随着现代集成电路和芯片的快速发展，很多控制芯片快速升级换代。南方医科大的陈亚明等一些人也在《医疗设备信息》上发表过对脉搏测量的文章[5]，基于MSP430嵌入式系统数字式电子脉搏计。在文中主要介绍一种基于低功耗模式的430系列单片机和光电传感器实现脉搏测量。由于超低低功耗而且微型化，所以，可以实现对脉搏的便携化测量。
1.2.2 体温计
体温计在日常生活中应用相当广泛，几乎家家户户都有，可能在外形或者构造上存在差异，但是这并不能影响它的使用。
说到体温计的历史，大概可以追溯到16世纪，在1592年，伽利略发明了人类历史上最早的温度测量仪表，从此人们开始了对体温计的研究。到1714年，德国科学家Fahrenheit创造了华氏体温计。1742年，摄尔西乌斯利用水银制作出了体温计。直到1745年，瑞典林奈成功发明了摄氏温度计，这就是目前还在延续使用的体温计。后来，随着科技的发展，在1876年，德国西门子成功制造出铂金属电阻体温计。然而，到了近代，由于红外技术和电子技术的发展，出现了各种新型光敏或热敏检测元件的辐射体温计。当1984年时，芬兰的一位从事医疗器的大师制造出了电子温度计。时至今日，人们对体温计的研究一直没有停下脚步。
对于当今普遍使用的水银摄氏温度计，由于其使用便捷、测量精确度高，而得到广泛应用。不过现在很多的医院也已经采用了电子温度计，通过电子设备测量体温也日益增多，这也说明了电子测温设备的性能和精度已经接近水银体温计。
因此，由于传统的水银摄氏温度计汞的污染，且携带不方便，而且容易破碎，尤其测量时间过慢等缺点，电子体温计的发展也是很迫切的。
1.3 主要思路和方法 查看完整请+Q:351916072获取
脉搏和体温作为人体的生命体征，其信号强度是很微弱的，想要比较准确地测量它是难做到的。所以，如何用处理器把脉搏信号以及体温信息处理并且直观展现出来这是很关键的。
对于一般的AT89S51单片机，其处理数据的能力只有8位，而且其内部资源寥寥无几，更不具备低功耗模式，处理速度也比较缓慢。
然而对于MSP430系列单片机来说，它是由德州仪器（TI）在1996年逐渐进入市场的一种16 位混合数据处理器，很多的模拟电路和数字电路集成于其中。内部资源丰富，处理数据能力强，且速度快，具有低功耗模式等，可以满足更多的实际应用需求。本文中选用的是MSP430系列单片机作为处理器。
首先，查阅大量的资料，分析课题研究实现的功能，把这些功能分成各个模块一一实现。然后，设计各个模块的电路。最后，把各个模块连接至单片机，处理以后的输出信号送至液晶显示等。
目 录 查看完整请+Q:351916072获取
1. 引言1
1.1 研究电子脉搏和体温计的目的和意义·1
1.2 电子脉搏和体温计的国内外研究现状·1
1.2.1 脉搏计1
1.2.2 体温计2
1.3 主要思路和方法2
2. 硬件设计·4
2.1 原理概述·4
2.1.1 脉搏测量原理·4
2.1.2 体温测量原理4
2.2 硬件设计·5
2.2.1 主控电路·5
2.2.2 脉搏信号采集与处理电路·6
2.2.3 体温测量电路·8
2.2.4 1602LCD显示电路·10
2.2.5 按键电路11
3. 软件设计12
3.1主控程序流程12
3.2 定时器程序流程·13
3.3 1602LCD显示程序流程15
3.4 算法流程18
3.4.1 脉搏数据采集算法流程18
3.4.2 体温数据采集算法流程21
3.5 软件说明23
4. 系统测试·24
4.1 系统检测·24
4.2 系统分析·26
结语·27
参考文献28
致谢·29
附录·30查看完整请+Q:351916072获取
关键词：电子脉搏计 电子体温计 MSP430单片机 DS18B20
Sphygmometer is a reflection of heart rhythmic contraction and relaxation,while thermometer reflects the body’s internal temperature.So,sphygmometer and thermometer are called vital signs.First,this paper expound the current situation of research about electronic Sphygmometer and Thermometer in the domestic and overseas.At the same time,the research of purpose,significance and prospects for development are introduced.Then,it expounds a processor system platform-MSP430 MCU development platform,which is for measuring the sphygmus and body temperature.Including the basic information of the MSP430, main characteristics and applications.Through a brief introduction to the advantage of MSP430, lead to realize the measurement method of sphygmometer and thermometer.By using refers to the set of photoelectric sensor to extract the sphygmometer signal,and using a line type temperature sensor DS18B20 to collect the thermometer information.Reuse some signal processing circuit module,to the collected signals,which is more close to the real value.Then according to certain algorithm sphygmometer frequency and the measured thermometer values are obtained. Finally,through MCU is shown on the measured data in 1602LCD,enable more visually observed sphygmometer and thermometer measurements.
Key Words: Electronic Sphygmometer; Electronic Thermometer; MSP430 ;DS18B20
1. 引 言 查看完整请+Q:351916072获取
1.1 研究电子脉搏和体温计的目的和意义
脉搏和体温是人体重要的生命活动现象。当人体处于不健康的状态时，脉搏和体温会体现出不同程度的变化。同样，脉搏和体温的变化又会对正常的生命活动产生一定程度的影响，严重的话可能还会危及到生命。因此，人们通常把脉搏、体温称为生命体征。
了解并且准确掌握生命体征的测量对明确护理诊断以及明确护理目标都至关重要，这样才可以为病人提供更优质的护理服务、更准确的治疗方法、更快速地减轻病人的痛苦等。所以，设计一种便携式设备，使测量脉搏、体温功能集于一身，并且可以快速、准确地测量出结果，不管是对于医生还是病人，其作用与意义是不言而喻的。
1.2 电子脉搏和体温计的国内外研究现状
1.2.1 脉搏计
2008年，中国知名学者陈晓在《中国组织工程研究与临床康复》上曾经发表过一篇关于便携式脉搏计设计的文章。其文章名为“便携式电子脉搏计的设计”[1]。文中设计的是一种基于HTD压电传感器并且以AT89S51为核心而构成的便携式电子脉搏计。设计的思想是通过压电传感器把待检测对象的脉搏跳动转变成电信号，但是信号很微弱，必须要经过滤波放大整形以后才可以得到有规则的脉冲信号波形。因此，信号放大电路使用三级运放共模抑制比较高的放大电路，使得从传感器得到的微弱信号适当放大。放大以后的信号再采用低通滤波器和整形电路进行滤波和整形，最后通过单片机计数，经译码电路以后，在数码管就可以观察到被测对象的脉搏次数了。
武汉纺织大学的学生徐晶晶与张如全在《数字技术与应用》上也发表过一篇基于单片机AT89C51对脉搏跳动次数测量研究的文章[2]。文章内容主要是关于脉搏信号采集系统。文中主要讲述以AT89C51作为处理器核心，通过PVDF传感器把采集的脉搏信号数据传送到单片机处理，然后再把脉搏信息通过液晶实时显示。
还有吉林大学的学生王林琳等人曾经发表过一篇文章。其文章是一篇基于PTR2000的无线多参数监护系统的文章[3]。在本文中，主要介绍的是一种无线多参数监护系统的设计思想以及实现方法。该监护系统是通过AT89C51单片机作为控制核心，以PTR2000作为无线通讯的部件，然后通过信号的检测、数据的处理以及无线传输等实现对人体脉搏和体温等参数的实时监控。当使用时，病人需佩戴发射盒然后可以在有效的范围内自由的活动。此设计和之前不同点是通过加入了线传输技术，使得系统更加人性化。
随着现代集成电路和芯片的快速发展，很多控制芯片快速升级换代。南方医科大的陈亚明等一些人也在《医疗设备信息》上发表过对脉搏测量的文章[5]，基于MSP430嵌入式系统数字式电子脉搏计。在文中主要介绍一种基于低功耗模式的430系列单片机和光电传感器实现脉搏测量。由于超低低功耗而且微型化，所以，可以实现对脉搏的便携化测量。
1.2.2 体温计
体温计在日常生活中应用相当广泛，几乎家家户户都有，可能在外形或者构造上存在差异，但是这并不能影响它的使用。
说到体温计的历史，大概可以追溯到16世纪，在1592年，伽利略发明了人类历史上最早的温度测量仪表，从此人们开始了对体温计的研究。到1714年，德国科学家Fahrenheit创造了华氏体温计。1742年，摄尔西乌斯利用水银制作出了体温计。直到1745年，瑞典林奈成功发明了摄氏温度计，这就是目前还在延续使用的体温计。后来，随着科技的发展，在1876年，德国西门子成功制造出铂金属电阻体温计。然而，到了近代，由于红外技术和电子技术的发展，出现了各种新型光敏或热敏检测元件的辐射体温计。当1984年时，芬兰的一位从事医疗器的大师制造出了电子温度计。时至今日，人们对体温计的研究一直没有停下脚步。
对于当今普遍使用的水银摄氏温度计，由于其使用便捷、测量精确度高，而得到广泛应用。不过现在很多的医院也已经采用了电子温度计，通过电子设备测量体温也日益增多，这也说明了电子测温设备的性能和精度已经接近水银体温计。
因此，由于传统的水银摄氏温度计汞的污染，且携带不方便，而且容易破碎，尤其测量时间过慢等缺点，电子体温计的发展也是很迫切的。
1.3 主要思路和方法 查看完整请+Q:351916072获取
脉搏和体温作为人体的生命体征，其信号强度是很微弱的，想要比较准确地测量它是难做到的。所以，如何用处理器把脉搏信号以及体温信息处理并且直观展现出来这是很关键的。
对于一般的AT89S51单片机，其处理数据的能力只有8位，而且其内部资源寥寥无几，更不具备低功耗模式，处理速度也比较缓慢。
然而对于MSP430系列单片机来说，它是由德州仪器（TI）在1996年逐渐进入市场的一种16 位混合数据处理器，很多的模拟电路和数字电路集成于其中。内部资源丰富，处理数据能力强，且速度快，具有低功耗模式等，可以满足更多的实际应用需求。本文中选用的是MSP430系列单片机作为处理器。
首先，查阅大量的资料，分析课题研究实现的功能，把这些功能分成各个模块一一实现。然后，设计各个模块的电路。最后，把各个模块连接至单片机，处理以后的输出信号送至液晶显示等。
目 录 查看完整请+Q:351916072获取
1. 引言1
1.1 研究电子脉搏和体温计的目的和意义·1
1.2 电子脉搏和体温计的国内外研究现状·1
1.2.1 脉搏计1
1.2.2 体温计2
1.3 主要思路和方法2
2. 硬件设计·4
2.1 原理概述·4
2.1.1 脉搏测量原理·4
2.1.2 体温测量原理4
2.2 硬件设计·5
2.2.1 主控电路·5
2.2.2 脉搏信号采集与处理电路·6
2.2.3 体温测量电路·8
2.2.4 1602LCD显示电路·10
2.2.5 按键电路11
3. 软件设计12
3.1主控程序流程12
3.2 定时器程序流程·13
3.3 1602LCD显示程序流程15
3.4 算法流程18
3.4.1 脉搏数据采集算法流程18
3.4.2 体温数据采集算法流程21
3.5 软件说明23
4. 系统测试·24
4.1 系统检测·24
4.2 系统分析·26
结语·27
参考文献28
致谢·29
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