嵌入式生理參數(shù)監(jiān)測儀的設計

張弦　艾信友　周進　吳凡

摘 要：本文采用嵌入式微處理器STC89C52創(chuàng)作了一種便攜式生理參數(shù)監(jiān)測儀。系統(tǒng)包括心率檢測模塊、體溫檢測模塊和血氧飽和度檢測模塊三大部分。該系統(tǒng)能及時方便的檢測心率、體溫和血氧飽和度等生理參數(shù)。在保健及醫(yī)療中具有廣闊的應用前景。

關鍵詞：嵌入式；生理參數(shù)；監(jiān)測儀；單片機

1 前言

心率、體溫、血氧飽和度是人體的基本生理參數(shù)。便攜式的生理參數(shù)監(jiān)測儀體積小、操作簡單且快捷，適用于家庭應用。89C52是典型的嵌入式微控制器，本次設計采用了89C52作為監(jiān)護儀的核心單元來完成多參數(shù)的監(jiān)測。生理參數(shù)監(jiān)測儀由信號監(jiān)測單元和單片機信號處理單元構成，前者通過傳感器監(jiān)測各種生理信號，并進行放大濾波等處理。后者完成信號的采樣、處理、傳輸、顯示及系統(tǒng)控制。

2 系統(tǒng)設計

系統(tǒng)由心率、體溫、血氧飽和度三個模塊組成，各模塊相對獨立。通過傳感器接收生理信號，經(jīng)放大濾波后，送入單片機進行控制并顯示。系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。

3 硬件設計

硬件系統(tǒng)包括心率、體溫、血氧飽和度三個模塊。

3.1 心率模塊

通過TCRT5000光電傳感器，從指間獲得一個2～5毫伏的心電信號，調理到10V左右作為計數(shù)器的輸入脈沖。經(jīng)過兩級放大、反相后得到跟輸入波形同相、且放大的波形。由于放大后的波形是一個交流信號，而單片機需要的是單方向的直流脈沖信號。所以需經(jīng)過檢波后變成單方向的直流脈沖信號，并把檢波后的信號送到RC兩階濾波電路濾除放大后的干擾信號，然后進行電壓比較輸出一個反應心跳頻率的脈沖信號，進入STC89C52單片機處理并顯示。具體結構框圖如圖2所示。

3.2 體溫模塊

體溫監(jiān)測采用的是一種可編程溫度傳感器，無需復雜的信號處理電路和AD轉換電路就直接與單片機實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理，電路十分簡單。它能快速又準確地測量人體體溫，與傳統(tǒng)的水銀玻璃體溫計相比，具有讀數(shù)方便，測量時間短，無污染等優(yōu)點。

3.3 血氧模塊

血氧監(jiān)測通過光電檢測傳感器采集透射過血液組織中脈動光強信號，經(jīng)過固定增益放大和濾波后送入單片機進行數(shù)據(jù)處理得出血氧飽和度值。無創(chuàng)血氧飽和度的探頭是由兩個不同波長（紅光、紅外光）的發(fā)光二極管、一個光電接收器組成。具體結構框圖如圖3所示。

4 軟件設計

系統(tǒng)主程序控制單片機系統(tǒng)按預定的操作方式運行， 它是單片機系統(tǒng)程序的框架。系統(tǒng)上電后，對系統(tǒng)進行初始化。系統(tǒng)初始化之后， 進行定時器中斷、外部中斷、顯示數(shù)據(jù)等工作，不同的外部硬件控制不同的子程序。主程序流程圖如圖4所示。

5 結束語

本文設計的嵌入式生理參數(shù)監(jiān)測儀，可以直接將心率、體溫、血氧飽和度三個模塊測得的數(shù)據(jù)傳送到單片機并顯示出來。該系統(tǒng)可以使病人及時方便的檢測生理參數(shù)。該系統(tǒng)具有攜帶方便、操作簡單、成本低、體積小等優(yōu)點。在保健及醫(yī)療中具有廣闊的應用前景。

參考文獻

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