基于C8051F330的便攜式生理參數監測儀設計

　　隨著(zhù)人們生活水平的提高，越來(lái)越多的人希望通過(guò)簡(jiǎn)便的方式了解身體基本狀況。因此人體生理監護儀開(kāi)始出現并呈不斷增多的趨勢，已經(jīng)由過(guò)去的單一測試儀發(fā)展為現在的多參數監護儀。

　　在實(shí)際生活中，生理參數監測儀多是基于PC機平臺的多參數測量、價(jià)格昂貴、體積龐大、不便于移動(dòng)?，F在多數生理參數監測儀無(wú)法準確的實(shí)時(shí)測量人體運動(dòng)時(shí)的生理參數，導致有些人特別是老年人運動(dòng)強度過(guò)大，對身體造成較大傷害。而教練員因無(wú)法準確掌握運動(dòng)員運動(dòng)時(shí)生理參數變化，而不能“因材施教”，有針對性的制定訓練方案，所以運動(dòng)員訓練方式都是大眾化訓練。綜上所述，開(kāi)發(fā)一種體積小、價(jià)格低，基于嵌入式系統的便攜式生理參數監測儀就具有重要的意義。

　　1 便攜式生理參數監測儀系統方案

　　本系統采用C8051F330作為該系統的單片機。系統整體硬件電路包括電源電路，脈搏傳感器電路，溫度傳感器電路，計步電路，聲光報警電路和LED數碼管顯示電路等，如圖1所示。

　　脈搏傳感器采用HK-2000A，輔以電平拉高電路使輸出脈搏信號滿(mǎn)足單片機I／O口的輸入高低電平要求，計數通過(guò)單片機外部中斷0。溫度傳感器采用 DS18B20，傳感器使用Vcc供電。計步模塊使用HA35DE，傳感器采用Vcc供電，步伐計數通過(guò)單片機外部中斷1，路程、卡路里等計算通過(guò)公式換算。LED數碼管采用4位共陰極連體數碼管，數碼管驅動(dòng)芯片采用周立功公司的ZLG7289B；系統電源采用單電源3．3 V。

　　2 便攜式生理參數監測儀系統的硬件設計

　　2．1 脈搏與溫度測量電路設計

　　本系統采用壓力型集成脈搏傳感器HK-2000測量人體脈搏，直接將脈搏信號轉換成數字型脈沖信號輸出，其硬件電路如圖2（a）所示。脈搏傳感器輸出的脈沖信號高電平為Vcc=-1．5 V，不足以使單片機識別為邏輯高電平，采用分壓式電壓提升電路，產(chǎn)生單片機可識別到脈沖信號。

　　本系統采用DS18B20數字型溫度傳感器，測量結果輸出為2 Byte數字信號，測量分辨率為0．1℃。溫度測量硬件電路如圖2（b）所示。DS1-8B20采用Vcc=3．3 V供電，使I／O線(xiàn)上不需要加強上拉，在轉換期間能允許在單線(xiàn)總線(xiàn)上進(jìn)行其他數據交換。

　　2．2 計步測量電路設計

　　本系統采用非電量電測法來(lái)實(shí)現檢測步數，當人行走時(shí)，腳、腿、腰部、手臂會(huì )產(chǎn)生相應的加速度。通過(guò)腳的加速度對步數的檢測最準確，本設計要求攜帶方便，故選擇利用腰部運動(dòng)來(lái)檢測步數。人體運動(dòng)示意如圖3所示，行走過(guò)程中，通過(guò)腰部上下的垂直運動(dòng)，選取每次邁步時(shí)的加速度，利用對加速度的峰值檢測得到行走的步數。

　　本系統采用3D加速度傳感器為核心來(lái)感應人體運動(dòng)，采用HA35DE計步模塊測量人體運動(dòng)步數，計步測量的電路如圖4所示。HA35DE采用Vcc=3．3 V供電，2腳計步信號輸出為單步脈沖信號，連接到單片機外部中斷口。

　　3 便攜式生理參數監測儀系統軟件設計

　　3．1 總體軟件結構

　　本系統采用C8051F020單片機進(jìn)行處理分析，設置相應的生理參數閾值并對采集信號進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，還可對超標信號報警，系統的軟件總體流程圖如圖5所示。