多功能身體健康監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)

沈　健

(蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院 軟件與服務(wù)外包學(xué)院，江蘇 太倉(cāng) 215400)

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多功能身體健康監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)

沈健

(蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院 軟件與服務(wù)外包學(xué)院，江蘇 太倉(cāng) 215400)

摘要：多功能身體健康監(jiān)測(cè)儀以STC12C5A60S2作為主控芯片，來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊之間的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換功能。可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)心電、體溫、脈搏、血壓等多種人體重要生理參數(shù)。檢測(cè)信號(hào)經(jīng)主控芯片STC12C5A60S2單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理后通過(guò)LCD液晶顯示器將各個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。由于此監(jiān)測(cè)儀多適用于老人或者行動(dòng)不便的人使用所以還添加了GPS跟蹤定位模塊和GMS短信通知模塊其人性化的設(shè)計(jì)理念，大大降低了人體的健康趨于嚴(yán)重化的危害。

關(guān)鍵詞：監(jiān)測(cè)儀；單片機(jī)；GPS跟蹤定位

0引言

近年來(lái)，我國(guó)高血壓患者情況有了新的發(fā)展趨勢(shì)，臨界高血壓患者增多，患病年齡提前，患病率也有所提高，且以每年350萬(wàn)新發(fā)病率的速度增長(zhǎng)，給個(gè)人家庭及社會(huì)造成了極大的損失和負(fù)擔(dān)。而且高血壓是一種逐漸發(fā)展的慢性疾病，因此需要長(zhǎng)期的檢測(cè)跟蹤。

目前我國(guó)心血管病(冠心病、心衰、高血壓)患病人數(shù)至少2.3億，每10個(gè)成人中就有2人是心血管病患者。每年全國(guó)心血管病死亡人數(shù)達(dá)300萬(wàn)人，每死亡3人就有1人是死于心血管疾病。每年用于心血管病的直接醫(yī)療費(fèi)用超過(guò)1300億元，考慮到上述的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，制作一種多功能身體健康監(jiān)測(cè)儀是刻不容緩的。

1系統(tǒng)的總體方案及工作原理

多功能身體健康監(jiān)測(cè)儀是通過(guò)對(duì)人體加速度的輸出量分析出人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)即由主控制器模塊對(duì)人體速度脈沖信號(hào)采集系統(tǒng)所采集到的人體實(shí)時(shí)速度進(jìn)行判斷后，當(dāng)人處于靜息狀態(tài)時(shí)腕帶壓力控制模塊啟動(dòng)腕帶充氣，實(shí)時(shí)測(cè)出人體的血壓及心率值，再由短信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到養(yǎng)護(hù)中心或子女手機(jī)中。緊急狀態(tài)時(shí)，GPS定位模塊和短信報(bào)警模塊將共同工作，向緊急中心發(fā)出求救短信，并將具體位置發(fā)送到急救中心。此方法實(shí)現(xiàn)了通過(guò)實(shí)時(shí)對(duì)人體血壓、心率的數(shù)據(jù)變化的監(jiān)測(cè)、發(fā)送、綜合、分析來(lái)實(shí)時(shí)了解身體狀況的過(guò)程，滿足了人們實(shí)時(shí)了解自身狀況的人性化設(shè)計(jì)，也體現(xiàn)了社會(huì)的人文關(guān)懷。其基本工作原理如圖1所示。

圖1　多功能身體健康監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)框圖

2系統(tǒng)的主要電路設(shè)計(jì)

一、心電數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)

在整個(gè)系統(tǒng)中心電數(shù)據(jù)采集電路是非常重要的組成部分，采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量、電路的抗干擾能力、放大特性以及其穩(wěn)定性直接關(guān)系到系統(tǒng)中。因此對(duì)心電放大器的設(shè)計(jì)有很苛刻的要求針。數(shù)據(jù)采集電路的基本框圖如圖2 所示。

圖2　數(shù)據(jù)采集電路的基本框圖

數(shù)據(jù)采集電路主要由A/D 采樣電路、電平提升電路、濾波電路、后級(jí)放大電路、前置放大電路和信號(hào)提取電極組成。

二、HMS紅外傳感器測(cè)體溫

本研究選擇Xilinx公司的XC2C256-7VQ100CES的CPLD芯片作為系統(tǒng)核心的器件，主要看中了其非易失性、低成本、即用性、可重復(fù)編程、單芯片的特點(diǎn)。我們可以選擇功耗低、體積小的CPLD芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)體溫電路的設(shè)計(jì)，我們可以有效地降低所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的體積大小和功能損耗需要滿足系統(tǒng)功能的要求。所設(shè)計(jì)的測(cè)體溫電路原理圖如圖3所示。

圖3　測(cè)體溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

三、GMS短信通知模塊

GMS短信通知模塊可以直接驅(qū)動(dòng)8路的繼電器，用短信遙控或振鈴遙控的方法可以控制8路繼電器的驅(qū)動(dòng)過(guò)程。其具有短信遙控結(jié)果回傳的功能，當(dāng)模塊在收到遙控短信后，可以把控制結(jié)果再以短信的形式進(jìn)行回傳。模塊的設(shè)計(jì)思路主要以人性化為本，短信的遙控指令和報(bào)警短信內(nèi)容都是通過(guò)直觀的中文進(jìn)行顯示的，并且用戶可以自定義其模式。整個(gè)模塊內(nèi)可以預(yù)先存入15條到25條報(bào)警短信內(nèi)容還可以發(fā)送手機(jī)號(hào)碼，可以在有線或無(wú)線傳感器的觸發(fā)下對(duì)應(yīng)發(fā)送。因?yàn)槎喙δ苌眢w健康監(jiān)測(cè)儀多適用老人，有了短信通知模塊在老人外出時(shí)也可以隨時(shí)隨地了解老人的健康狀態(tài)。

3系統(tǒng)的軟件電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的核心部分，同時(shí)也是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)部分。控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的優(yōu)良直接影響到控制系統(tǒng)的功能，因此，要想更加完善的完成設(shè)計(jì)，一個(gè)好的系統(tǒng)軟件是不可缺少的。主程序設(shè)計(jì)的流程圖事實(shí)上就是對(duì)程序設(shè)計(jì)總體思路的一個(gè)具體闡述。每一個(gè)程序的執(zhí)行都是從主程序開始的，所以主程序在所有子程序中起到一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)的作用。多功能身體健康監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主程序流程圖如圖4所示，各個(gè)模塊之間的聯(lián)系和工作方式都在該系統(tǒng)中體現(xiàn)出來(lái)了。

圖4　系統(tǒng)主程序流程圖

4結(jié)語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)的多功能身體健康監(jiān)測(cè)儀，其人性化的設(shè)計(jì)理念，大大降低了人體的健康趨于嚴(yán)重化的危害。設(shè)計(jì)選用了一些精度相對(duì)較高、監(jiān)測(cè)比較靈敏的器件，很大程度上提高了它的可靠性。現(xiàn)今社會(huì)人們生活水平不斷提高的同時(shí)，對(duì)身體健康的問(wèn)題也越來(lái)越重視。在科技發(fā)展迅速的今天，監(jiān)測(cè)人體健康的儀器也不斷地升級(jí)不斷地完善，我相信在不久的將來(lái)可以通過(guò)在人體植入芯片來(lái)監(jiān)測(cè)身體健康狀態(tài)。

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責(zé)任編輯：程艷艷

Design of Multifunctional Physical Health Monitor

SHEN Jian

(College of Software and Service Outsourcing, Suzhou Chien-Shiung Institute of Technology, Taicang 215400, China)

Abstract：Multifunctional physical health monitor takes STC12C5A60S2 as the main control chip to achieve the storage and conversion between the various modules, which can real-timely monitor ECG, body temperature, pulse, blood pressure and other important physiological parameters.The data of detection signals are displayed through LCD after the signal processing by STC12C5A60S2 SCM. This monitor is often used among old people or people with motion barrier, for this reason, GPS tracking and positioning module as well as GMS SMS notification module are added, which greatly reduces the serious damage to human health.

Keywords：monitor; SCM; GPS tracking and positioning

中圖分類號(hào)：TH74

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-3907(2016)02-0011-03

作者簡(jiǎn)介：沈健(1968-)，男，江蘇興化人，工程師，碩士，主要從事電子信息，自動(dòng)控制方面研究。

收稿日期：2015-11-11