基于STC12C5A60S2單片機綜合體質(zhì)測量儀的設(shè)計

馬振 孫英杰 魏丕靜

【摘要】該測量儀以STC12C5A60S2微控制器為控制核心，整體實現(xiàn)了射頻打卡、身高體重肺活量測量、液晶顯示、無線藍牙與GSM傳輸?shù)认鄳?yīng)功能。

【關(guān)鍵詞】STC12C5A60S2單片機;射頻打卡;A/D轉(zhuǎn)換;12864液晶

1.硬件部分

1.1 總體方案設(shè)計

綜合體質(zhì)測量儀要求實現(xiàn)讀卡和身高、體重、肺活量的測量與肺活量體重指數(shù)的計算以及把數(shù)據(jù)傳到平板電腦實現(xiàn)上位機顯示與導(dǎo)出功能，因此需要用到射頻打卡模塊，身高、體重和肺活量的測量模塊，同時測量數(shù)據(jù)需采用12864液晶顯示模塊進行顯示。此外測量數(shù)據(jù)需要傳到上位機進行顯示和導(dǎo)出，所以還需要用到藍牙無線傳輸模塊把測量數(shù)據(jù)傳到安卓上位機。為實現(xiàn)數(shù)據(jù)短信發(fā)送功能，也需用到GSM模塊。基本模塊框圖如圖1所示：

圖1 基本模塊框圖

1.2 各模塊方案設(shè)計

1.2.1 身高測量模塊方案選擇

采用超聲波傳感器測距。超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波傳感器具有測量結(jié)果準確、誤差較小的優(yōu)點。故本系統(tǒng)采用此方案，固定H=2m高度的桿，將超聲波傳感器固定在擋板上，擋板可沿著桿上下滑動，測量時，將擋板滑動到被測量者頭頂，此時傳感器測得擋板到地面的距離即被測者身高h。

1.2.2 肺活量測量模塊方案選擇

采用MPX2010壓阻式硅壓力傳感器。該傳感器可提供精確的線性電壓輸出，與施加的壓力成正比。傳感器通過激光調(diào)校實現(xiàn)精確的量程和偏移量校準以及溫度補償，從而可以實現(xiàn)精確地測量肺活量的要求。此方案的實現(xiàn)方法是將氣壓傳感器和已知截面的細管相連，在被測者向管中吹氣時，就可通過各時刻氣壓與流速的關(guān)系得出相應(yīng)的氣流速，再結(jié)合測量時間計算出氣體總流量。

1.2.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊選擇

使用16位高速AD轉(zhuǎn)換芯片AD7705。AD7705提供雙通道、高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，用Σ-Δ技術(shù)實現(xiàn)了16位無丟失代碼性能和0.003%的非線性度，廣泛用于醫(yī)療、精密儀表測量等領(lǐng)域。AD7705的PGA可通過指令設(shè)定，對不同幅度的輸入信號實現(xiàn)1至128倍的放大，而且其自校正和系統(tǒng)校正功能夠有效消除器件本身或系統(tǒng)的增益偏移誤差，所以精確度較高準確性好。

1.2.4 LCD液晶顯示與射頻打卡選擇

系統(tǒng)選用LCD12864液晶模塊進行顯示。射頻打卡模塊電路使用YL0202模塊，

2.軟件部分

主要程序流程：

開機時系統(tǒng)各模塊進行初始化，用戶通過液晶上的提示內(nèi)容進行選擇，首先通過射頻打卡模塊獲得刷卡人的信息，并把信息顯示在液晶上，然后通過按鍵實現(xiàn)對各測量模塊的轉(zhuǎn)換，在身高測量時傳感器測得數(shù)據(jù)即為被測者身高。進行體重和肺活量測量時，傳感器測量的數(shù)據(jù)傳入AD7705進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并把處理后的數(shù)據(jù)傳入單片機進行體重、肺活量和肺活量/體重指數(shù)的計算，最后把各個測量結(jié)果都傳到12864液晶上進行顯示，同時利用藍牙無線傳輸技術(shù)把信息傳到上位機上實現(xiàn)在平板上現(xiàn)實的功能，并利用GSM模塊把被測者信息以短信的形式發(fā)送到指定的手機上。具體程序算法流程圖如圖2所示。

3.結(jié)語

本文通過硬件軟件兩個方面的討論，介紹了一個綜合多功能體質(zhì)測量儀的設(shè)計方案。該設(shè)計系統(tǒng)由單片機、AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、12864液晶顯示模塊、藍牙模塊、GSM模塊、射頻讀卡模塊等組成。實現(xiàn)了三種測量與無線藍牙與GSM傳輸顯示等要求。測量簡單且實測讀數(shù)準確、精度較為可觀。

參考文獻

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