多功能身體健康監測儀設計

沈　健

(蘇州健雄職業技術學院 軟件與服務外包學院，江蘇 太倉 215400)

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多功能身體健康監測儀設計

沈健

(蘇州健雄職業技術學院 軟件與服務外包學院，江蘇 太倉 215400)

摘要：多功能身體健康監測儀以STC12C5A60S2作為主控芯片，來實現各個模塊之間的存儲和轉換功能。可以實時監測心電、體溫、脈搏、血壓等多種人體重要生理參數。檢測信號經主控芯片STC12C5A60S2單片機進行信號處理后通過LCD液晶顯示器將各個檢測數據顯示出來。由于此監測儀多適用于老人或者行動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計理念，大大降低了人體的健康趨于嚴重化的危害。

關鍵詞：監測儀；單片機；GPS跟蹤定位

0引言

近年來，我國高血壓患者情況有了新的發展趨勢，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350萬新發病率的速度增長，給個人家庭及社會造成了極大的損失和負擔。而且高血壓是一種逐漸發展的慢性疾病，因此需要長期的檢測跟蹤。

目前我國心血管病(冠心病、心衰、高血壓)患病人數至少2.3億，每10個成人中就有2人是心血管病患者。每年全國心血管病死亡人數達300萬人，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療費用超過1300億元，考慮到上述的現實問題，制作一種多功能身體健康監測儀是刻不容緩的。

1系統的總體方案及工作原理

多功能身體健康監測儀是通過對人體加速度的輸出量分析出人體運動狀態即由主控制器模塊對人體速度脈沖信號采集系統所采集到的人體實時速度進行判斷后，當人處于靜息狀態時腕帶壓力控制模塊啟動腕帶充氣，實時測出人體的血壓及心率值，再由短信模塊將數據發送到養護中心或子女手機中。緊急狀態時，GPS定位模塊和短信報警模塊將共同工作，向緊急中心發出求救短信，并將具體位置發送到急救中心。此方法實現了通過實時對人體血壓、心率的數據變化的監測、發送、綜合、分析來實時了解身體狀況的過程，滿足了人們實時了解自身狀況的人性化設計，也體現了社會的人文關懷。其基本工作原理如圖1所示。

圖1　多功能身體健康監測儀設計框圖

2系統的主要電路設計

一、心電數據采集模塊的設計

在整個系統中心電數據采集電路是非常重要的組成部分，采集數據的質量、電路的抗干擾能力、放大特性以及其穩定性直接關系到系統中。因此對心電放大器的設計有很苛刻的要求針。數據采集電路的基本框圖如圖2 所示。

圖2　數據采集電路的基本框圖

數據采集電路主要由A/D 采樣電路、電平提升電路、濾波電路、后級放大電路、前置放大電路和信號提取電極組成。

二、HMS紅外傳感器測體溫

本研究選擇Xilinx公司的XC2C256-7VQ100CES的CPLD芯片作為系統核心的器件，主要看中了其非易失性、低成本、即用性、可重復編程、單芯片的特點。我們可以選擇功耗低、體積小的CPLD芯片來實現測體溫電路的設計，我們可以有效地降低所設計系統的體積大小和功能損耗需要滿足系統功能的要求。所設計的測體溫電路原理圖如圖3所示。

圖3　測體溫系統結構圖

三、GMS短信通知模塊

GMS短信通知模塊可以直接驅動8路的繼電器，用短信遙控或振鈴遙控的方法可以控制8路繼電器的驅動過程。其具有短信遙控結果回傳的功能，當模塊在收到遙控短信后，可以把控制結果再以短信的形式進行回傳。模塊的設計思路主要以人性化為本，短信的遙控指令和報警短信內容都是通過直觀的中文進行顯示的，并且用戶可以自定義其模式。整個模塊內可以預先存入15條到25條報警短信內容還可以發送手機號碼，可以在有線或無線傳感器的觸發下對應發送。因為多功能身體健康監測儀多適用老人，有了短信通知模塊在老人外出時也可以隨時隨地了解老人的健康狀態。

3系統的軟件電路設計

系統軟件設計是設計的核心部分，同時也是設計的重點和難點部分。控制系統軟件設計的優良直接影響到控制系統的功能，因此，要想更加完善的完成設計，一個好的系統軟件是不可缺少的。主程序設計的流程圖事實上就是對程序設計總體思路的一個具體闡述。每一個程序的執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領導的作用。多功能身體健康監測儀設計的系統主程序流程圖如圖4所示，各個模塊之間的聯系和工作方式都在該系統中體現出來了。

圖4　系統主程序流程圖

4結語

本次設計的多功能身體健康監測儀，其人性化的設計理念，大大降低了人體的健康趨于嚴重化的危害。設計選用了一些精度相對較高、監測比較靈敏的器件，很大程度上提高了它的可靠性。現今社會人們生活水平不斷提高的同時，對身體健康的問題也越來越重視。在科技發展迅速的今天，監測人體健康的儀器也不斷地升級不斷地完善，我相信在不久的將來可以通過在人體植入芯片來監測身體健康狀態。

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責任編輯：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：TH74

文獻標志碼：A

文章編號：1009-3907(2016)02-0011-03

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

收稿日期：2015-11-11