家庭式智能身高體重測量儀

作者/劉冬冬、劉媛杰、張義舉，塔里木大學

基金項目：家庭式智能身高體重測量儀項目號：201610757046國家級大創。

家庭式智能身高體重測量儀

作者/劉冬冬、劉媛杰、張義舉，塔里木大學

基金項目：家庭式智能身高體重測量儀項目號：201610757046國家級大創。

該身高體重測量儀以單片機為控制核心，設計了一套簡易實用系統，可以較為精確的測量人體的體重、身高、和環境溫度濕度。該系統由以下幾部分組成：采用STC89C51單片機的主控制單元，采用超聲波傳感器的身高測量單元，采用壓力傳感器的體重測量單元，采用DHT11溫濕度傳感器的溫濕度測量單元，采用LED數碼管的顯示單元。該系統工作性能穩定，測量快速精確，顯示簡單明了，實現了設計中的技術要求。

單片機；超聲波傳感器；壓力傳感器；溫濕度傳感器

隨著生活水平的提高，物質生活已經非常滿意，健康就成為了人們追求的另一目標。體重和身高作為衡量健康的重要指標，我們需要一種能夠快速便捷的測量身高和體重，并計算出身高體重比的設備。所以我們利用所學知識設計了新型的身高體重測量儀，該身高體重測量儀小巧美觀，使用方便，性價比高，適合個人、家庭和醫療機構使用，解決了現有裝置存在外界因素干擾大、自動化程度低、測量結果準確性差的缺點，其組成包括有稱盤、超聲波身高測量支架、超聲波測距模塊、溫濕度模塊、發光二極管、LED數碼管顯示模塊、A/D轉換模塊和電源模塊。該裝置具有自動化程度高、測量數據精確度高的優點，利用數碼管顯示測量結果，減少了外界因素的干擾。該裝置具有比較廣泛的應用范圍。

該家庭式智能身高體重測量儀的控制器采用STC89C51單片機，該單片機價格便宜，性價比高，適合作為小型設備的處理器。此單片機可以反復寫入程序，方便程序的調試和優化。片內資源比較豐富，充分利用它的片內資源，就可在較少外圍電路的情況下構成功能比較完善的身高體重測量系統。

體重模塊電路主要依靠壓力傳感器來實現人體體重的測量，壓力傳感器的形變引起電阻變化進而將人體的體重信號轉換為電壓信號，電壓信號經過處理電路的放大和濾波之后，信號被送入HX71124位高精度A/D轉換器。經過高精度A/ D轉換器將電壓信號的模擬量轉換成單片機能夠識別數字量，并把數字量傳送給單片機。單片機對收到的數據進行處理后，通過數碼管顯示出所測量的實際體重。這種測量較為方便快捷，精確度比較高，應用較為廣泛。

身高測量模塊主要依靠超聲波傳感器來實現人體身高的測量。超聲波傳感器既能發出超聲波也能接收超聲波。測量人體的身高時，首先測出超聲波從發射到到遇到頭頂返回所經歷的時間，然后再根據超聲波在空氣中的傳播速度，就可以計算出超聲波傳感器距離頭頂的距離。由于超聲波傳感器距離地面的距離是定值，就可以計算出被測量人的身高。

身高和體重分別測量出來之后，利用BMI的計算公式BMI=體重（kg）/身高（m）2，計算出身高體重指數，可以了解自己的健康狀態。為了更方便直觀的顯示健康狀況，該裝置用三個不同顏色的發光二極管來表示不同的健康狀態。當體重偏瘦時黃色二極管亮。當體重正常時綠色二極管亮。當體重偏胖時紅色二極管亮。通過發光二極管的顏色，可以方便直觀的了解自己的健康狀況。

測溫濕度模塊主要依靠DHT11溫濕度傳感器來測量所處環境的溫度和濕度，該傳感器是一個復合傳感器，傳感器包括一個電阻式感濕原件用來測量濕度，一個NTC測溫元件用來測量溫度。該傳感器具有響應速度迅速、測量精確度較高、性價比極高、可以同時測量環境溫度和溫度等特點。當環境中的溫度和濕度發生變化時，濕度傳溫度感器和濕度傳感器迅速作出相應的變化，然后引起電阻阻值的變化，進而轉變為電壓的變化，然后把電壓信號的模擬量經過高精度A/D轉換器轉換為數字信號，然后送入到單片機中。單片機對送入的數字信號進行處理計算并得到實際的溫度和濕度值，然后通過顯示模塊實現對溫度和濕度的實時顯示。

顯示模塊電路主要依靠LED數碼管動態掃描來進行測量數據的顯示，利用人眼的視覺暫留效應和數碼管的余暉效應使人眼看不出數碼管閃爍。LED數碼管有能耗低，編程簡單，顯示清晰，性價比高等優點。并且LED數碼管在晚上也可以清楚的顯示測量信息，故選用LED數碼管作顯示模塊。

圖1

電源模塊由5V電源供電。由于該裝置所有元件的電源部分都是用5V電源驅動，所以該裝置由統一的5V電源供電。低壓供電具有安全可靠，節能減排的優點。并且5V電源比較普及，平時可以用充電寶作為該裝置的供電電源。

該裝置的工作過程為：接入電源，當人站在秤盤上時，測量模塊開始工作迅速測量出身高體重，并且計算出MBI值。通過顯示電路將測量值顯示在LED數碼管上，同時發光二極管亮提醒測量者的健康狀況。當不測量身高體重時，按下切換按鈕，此時啟動溫濕度測量模塊，實時檢測當前環境的溫度和濕度，并通過顯示電路由數碼管顯示。

系統軟件設計采用KEIL調試工具，編程語言采用了我們比較熟悉的C語言，C語言具有編程簡單，可讀性強的優點。方便我們不斷優化系統，以達到最優設計方案。

該家庭式智能身高體重測量儀控制系統功耗低，運行經濟可靠。爭取利用最簡單經濟的元件，來滿足設計要求，并達到一定的精確度。該裝置適用于大部分家庭，應用市場較為廣泛。

＊ [1]林立.單片機原理及應用（第二版）.電子工業出版社，2009

＊ [2]童詩白.模擬電子技術基礎（第四版）.高等教育出版社，2009

＊ [3]郭天祥.新概念51單片機C語言教程.電子工業出版社，2009

＊ [4]邊莉.51單片機基礎與實力進階.清華大學出版社，2012

＊ [5]譚浩強.C語言設計（第三版）.清華大學出版社，2005

＊ [6]徐愛鈞，徐陽.Keil C51單片機高級語言應用編程與實踐.電子工業出版社，2013