基于单片机的便携式多功能实时生理参数监测仪

便携式多功能实时生理参数监测仪是一种可对跑步者跑步时的各种生理参数进行实时监测的仪器，该仪器以凌阳单片机为核心，配以DS18B20温度传感器、ZD-3微振动传感器、HK-2000脉搏传感器及LCD显示电路，使得该仪器具有实时监测参数并显示出来的功能随着国民经济的不断发展，人们生活水平不断提高和完善，健康已成了人们关注的焦点和追求的目标。参加锻炼无疑是保持健康的最佳方法，但很多人急于求成，往往适得其反，达不到锻炼的效果，甚至可能对身体造成一定程度的伤害。目前市场上只有单纯的跑步计步器，不能同时监测人体生理参数并实时显示，反馈给锻炼者。本文设计的基于凌阳单片机的便携式多功能实时生理参数监测仪可将二者结合起来，并增加了MP3功能，使锻炼者在锻炼的同时还可以听音乐，放松心情，从而达到提高锻炼质量的效果。
系统硬件设计
     系统以单片机为核心，配置以各种集成传感器，使系统体积变的小巧。由于采用了微型封装的集成电路芯片，使连线变短，减少了通信接口的个数，从而提高了整机工作的可靠性。系统硬件结构框图如图1所示。

数据采集部分
     对生理参数的实时数据采集无疑是最重要的，主要通过传感器进行实时采集。由于人体的温度在锻炼时变化也是很缓慢的，因此，主要运用软件定时中断的方法进行检测。步数和脉搏等参数，主要记录的是频率，只需软件计数就可以，根据检测到的高电平，计数器进行自加运算，从而记录频率。
参数阈值设定
     由于人体温度正常情况下在36.5℃左右。因此，我们设定温度域值的初值为36.5℃，以0.25℃为步进量，可以用上下键增减，每按一次按键，就递增或递减0.25℃，直到达到锻炼者想要设定的阈值为止（在35～42℃之间）。其他参数设定类似。
液晶驱动程序设计
系统显示功能的实现，实际上就是对OCM4X8C液晶显示模块的驱动编程。我们按照结构化的编程思想利用C61语言将上翻、下翻、返回和确定等按键功能编成子函数，这样利于主程序的调用。液晶驱动的部分程序如下：
#include "spce061v004.h"
void Delay（）
｛ int i;
i=300;
while（i--）;
｝
void WriteBit（char B）
｛ int D;
D=＊P_IOB_Buffer&0xfffd; //SDA输出数据
if（B!=0）
＊P_IOB_Data=D｜0x0002;
else
＊P_IOB_Data=D&0xfffd;
D=＊P_IOB_Buffer&0xfffe; //SCK脉冲
＊P_IOB_Data=D｜0x0001;
＊P_IOB_Data=D&0xfffe;
｝
void WriteByte（char B，char I）
｛ int D，i;
D=＊P_IOB_Buffer&0xffbf;
＊P_IOB_Data=D｜0x0040; //片选有效
for（i=1;i<6;i++）
WriteBit（1）; //5个空脉冲，数据为1 synchronizing bitstring
WriteBit（0）; //RW=0
...
...
...
D=＊P_IOB_Buffer&0xffbf;
＊P_IOB_Data=D&0xffbf; //片选有效
｝
void LCDinit（void）
｛ int D，i;
D=＊P_IOB_Dir&0xffbc; //SDA为输出
＊P_IOB_Dir=D｜0x0043;
D=＊P_IOB_Attrib&0xffbc; //SDA为正逻辑输出
＊P_IOB_Attrib=D｜0x0043;
D=＊P_IOB_Buffer&0xffbc; //SCK脉冲
＊P_IOB_Data=D&0xffbc;
i=3;while（i--）;
WriteByte（0x30，0）;
Delay（）;
WriteByte（0x01，0）;
Delay（）;
WriteByte（0x06，0）;
Delay（）;
WriteByte（0x0c，0）;
Delay（）;
｝
..................
主要技术指标
主要生理参数
     便携式多功能实时生理参数监测仪能检测人在跑步时的温度、脉搏、呼吸频率和所跑过的步数等参数。具有实时检测及实时显示的功能。
测试精度
     可测的温度范围为-55～125℃，精度可以达到0.05℃。但是人体温度一般为35～38℃，因此，阈值范围可以在35～39℃，根据实时测得的温度与设定阈值进行比较，当超过设定参数时就声光报警。
总结
     此仪器可以实时检测到人在跑步和锻炼时的温度、呼吸、脉搏和步数。并可以记录显示，当超过设定的阈值时，可以发出警报。本仪器轻便小巧，适合室内、室外锻炼时使用。同时，如果能将蓝牙模快集成到该仪器中，可以实现这些生理参数的传输，达到对老人或病危病人的远程看护。