多功能身體健康監(jiān)測儀設(shè)計

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 215400)

?

多功能身體健康監(jiān)測儀設(shè)計

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 215400)

摘要：多功能身體健康監(jiān)測儀以STC12C5A60S2作為主控芯片，來實現(xiàn)各個模塊之間的存儲和轉(zhuǎn)換功能?？梢詫崟r監(jiān)測心電、體溫、脈搏、血壓等多種人體重要生理參數(shù)。檢測信號經(jīng)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(shù)據(jù)顯示出來。由于此監(jiān)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(shè)計理念，大大降低了人體的健康趨于嚴重化的危害。

關(guān)鍵詞：監(jiān)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(fā)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(fā)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(fā)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(shù)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(shù)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(yī)療費用超過1300億元，考慮到上述的現(xiàn)實問題，制作一種多功能身體健康監(jiān)測儀是刻不容緩的。

1系統(tǒng)的總體方案及工作原理

多功能身體健康監(jiān)測儀是通過對人體加速度的輸出量分析出人體運動狀態(tài)即由主控制器模塊對人體速度脈沖信號采集系統(tǒng)所采集到的人體實時速度進行判斷后，當人處于靜息狀態(tài)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(shù)據(jù)發(fā)送到養(yǎng)護中心或子女手機中。緊急狀態(tài)時，GPS定位模塊和短信報警模塊將共同工作，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。此方法實現(xiàn)了通過實時對人體血壓、心率的數(shù)據(jù)變化的監(jiān)測、發(fā)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(shè)計，也體現(xiàn)了社會的人文關(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)測儀設(shè)計框圖

2系統(tǒng)的主要電路設(shè)計

一、心電數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計

在整個系統(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。因此對心電放大器的設(shè)計有很苛刻的要求針。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(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。我們可以選擇功耗低、體積小的CPLD芯片來實現(xiàn)測體溫電路的設(shè)計，我們可以有效地降低所設(shè)計系統(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)計的測體溫電路原理圖如圖3所示。

圖3　測體溫系統(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)動過程。其具有短信遙控結(jié)果回傳的功能，當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行回傳。模塊的設(shè)計思路主要以人性化為本，短信的遙控指令和報警短信內(nèi)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(nèi)可以預(yù)先存入15條到25條報警短信內(nèi)容還可以發(fā)送手機號碼，可以在有線或無線傳感器的觸發(fā)下對應(yīng)發(fā)送。因為多功能身體健康監(jiān)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(tài)。

3系統(tǒng)的軟件電路設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計是設(shè)計的核心部分，同時也是設(shè)計的重點和難點部分?？刂葡到y(tǒng)軟件設(shè)計的優(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，一個好的系統(tǒng)軟件是不可缺少的。主程序設(shè)計的流程圖事實上就是對程序設(shè)計總體思路的一個具體闡述。每一個程序的執(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領(lǐng)導(dǎo)的作用。多功能身體健康監(jiān)測儀設(shè)計的系統(tǒng)主程序流程圖如圖4所示，各個模塊之間的聯(lián)系和工作方式都在該系統(tǒng)中體現(xiàn)出來了。

圖4　系統(tǒng)主程序流程圖

4結(jié)語

本次設(shè)計的多功能身體健康監(jiān)測儀，其人性化的設(shè)計理念，大大降低了人體的健康趨于嚴重化的危害。設(shè)計選用了一些精度相對較高、監(jiān)測比較靈敏的器件，很大程度上提高了它的可靠性?，F(xiàn)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(fā)展迅速的今天，監(jiān)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(jiān)測身體健康狀態(tài)。

參考文獻：

[1]程永梅,夏雅琴,尚嵐.人體脈搏波信號檢測系統(tǒng)[J].生物醫(yī)學(xué)工程,2006,25(3):98-100.

[2]朱富國,廖明濤,王博亮.袖珍式脈搏波測量儀[J].電子技術(shù)應(yīng)用,1998,1(5):169-171．

[3]薛小鈴.電子血壓、脈搏、體溫測量計的設(shè)計[J].福州師專學(xué)報,2001,4(2):28-31.

[4]程巍巍.VB6.0的MSComm通信控件應(yīng)用舉例[J].合作經(jīng)濟與科技,2009,6(6):124-125.

[5]李婷,虞鋼.脈搏檢測分析系統(tǒng)中基于多線程的高速串口通信[J].通信技術(shù)應(yīng)用,2005,18(2):156-158.

[6]張京江,江武鵬,張朝林，等. GPRS/CDMA無線通信技術(shù)在GPS數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用[J].氣象科技,2007,35(1):139-142．

[7]劉舉平,余為清.基于SPCE061A的新型遠程家居安全監(jiān)控儀的研究與設(shè)計[J].機電工程技術(shù),2009,6(2):186-188．

[8]吳凌燕,陳世夏,戚甫峰.基于SPCE061A的低功耗電子溫度計設(shè)計[J].儀表技術(shù),2010,3(2):112-114

[9]艾信友.基于SPCE061A無線傳輸數(shù)字血壓計的設(shè)計與實現(xiàn)[J].中國醫(yī)療器械信息, 2009, 3(7):89-92.

[10]焦學(xué)軍,房興業(yè).連續(xù)每搏血壓測量方法的研究進展[J].航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 2000, 2(3): 104-06.

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