人體健康監(jiān)測系統(tǒng)設計摘要：常言道“身體是革命的本錢”，強化對身體健康的監(jiān)測顯得尤為重要。在日常生活中，生命通常是脆弱的。大部分病毒導致病癥的初期表現(xiàn)為體溫等生命性狀的變異，隨著病情的惡化，身體狀態(tài)也會隨之發(fā)生改變。所以，人類需要一種更健全、更完備的監(jiān)測體系來對自身的身體進行監(jiān)測，真正了解自身的生命體征。因此，本文通過對人體健康監(jiān)測的意義進行分析，在此基礎上設計出了一款人體健康監(jiān)測系統(tǒng)，以便為人們健康的生活和健康監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展貢獻一份力量。關鍵詞：健康系統(tǒng);傳感器；設計本文使用單片機作為控制器。單片機因其體積小、價格低廉、通用性強、穩(wěn)定性和安全可靠等優(yōu)勢，在智能產(chǎn)品系統(tǒng)中獲得了廣泛的應用。通過單片機設計的人體健康檢測控制系統(tǒng)能夠直觀實時顯示人的體溫和心率，簡單實用。一、人體健康監(jiān)測的研究及意義本文的目的是設計一個人體健康監(jiān)測系統(tǒng)，以檢測需要監(jiān)測生命功能的人、病人或老年人以及獨生子女的心率、體溫等生命體征。如有必要，個人生理數(shù)據(jù)可通過射頻信號傳輸至中央監(jiān)控系統(tǒng)。整個系統(tǒng)的設計應具有體積小、成本低、集成度高、抗干擾能力強、功能智能化的特點。獨居老人、療養(yǎng)院、幼兒園和住院病人，或一般公眾，都需要獨立的管理人員，這些管理人員可以用來實現(xiàn)在禽流感、流感和其他病毒大流行期間滿足公眾需求的業(yè)務目標。掌握心率、體溫等基本生活特征是非常重要的。二、系統(tǒng)總體結(jié)構本文設計的人類健康參數(shù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)由采集終端、智能手機終端以及服務器三個部分構成。心率監(jiān)測系統(tǒng)、運動采集系統(tǒng)、體溫采集系統(tǒng)以及藍牙系統(tǒng)均使用STM32F103C8T6單片機作為核心控制器。用戶可攜帶檢查系統(tǒng)，進行日?；顒拥闹行闹?、血壓、運動狀況的即時檢查。三、系統(tǒng)的硬件設計移動終端，就是每個人隨身攜帶的智能手機。它能夠利用藍牙接口和采集端口實現(xiàn)無線傳輸，可以即時顯示和存貯系統(tǒng)中收集的健康信息。個人的智能手機通過移動網(wǎng)絡連接與服務器進行信息的數(shù)據(jù)交換。該客戶端包含傳染性病人資料的管理、資料查詢、即時健康數(shù)據(jù)服務等模塊，可以將收集到的健康信息即時展現(xiàn)到電腦上，同時將感染性疾病人群的資料與監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)庫中。健康監(jiān)測系統(tǒng)的使用人員能夠運用手機端登陸監(jiān)測系統(tǒng)查看自身的檔案信息，對于一些患有慢性病的人員，可以利用系統(tǒng)中的健康數(shù)據(jù)實現(xiàn)遠程醫(yī)療和醫(yī)生的個性化指導[2]。（一）主芯片模塊

整個系統(tǒng)由中央控制單元模塊控制。首先使用控制按鍵選定要檢測的生理參數(shù)后，通過中央控制模塊首先向ADUC7026發(fā)出指令，然后開始對某一生理數(shù)據(jù)的測量，然后再通過數(shù)據(jù)線接口把指令發(fā)送到更多生理數(shù)據(jù)的中間處理單元ADUC841。而信息收集模塊則通過單片機功能采集和處理人體的生理數(shù)據(jù)，并把信息存儲在單片機中。在中央控制模塊的支持下，信息采集模塊對處理出的體溫、脈搏、心率、血壓、血氣等參量信息實現(xiàn)了即時可視化、全圖形顯示，其中的脈搏、心率、血壓、血氣等數(shù)據(jù)均采用三位數(shù)字形式顯示，而體溫則設為一位小數(shù)。另外，還在液晶顯示屏上配備了智能狀態(tài)監(jiān)視器，以指示當前監(jiān)控的生理功能狀態(tài)。通過LifengBOBULED監(jiān)控系統(tǒng)，可以隨時讀取國家專家計數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的總體設計方案和數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)。闡述了人類健康數(shù)據(jù)檢測芯片的總體設計方法，包括了中央檢測芯片ADUC7026和信號處理芯片ADUC481的部分電路圖。（二）心率采集模塊心率采集模塊進行心率信息的收集與數(shù)字化。系統(tǒng)中使用脈沖傳感器為反射式光電模擬傳感器，這種傳感器通常適合測量較多的人體動脈成分和保證測量準確度，并且優(yōu)選地位于更薄的位置。將輸出信號傳輸給手指、耳垂等部件，通過模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將圖像數(shù)據(jù)傳輸給單塊計算機系統(tǒng)(如STM32)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過單塊計算機系統(tǒng)的簡單運算得出心臟的數(shù)值。脈搏波形和心跳數(shù)值可以經(jīng)由串行端口上傳到電腦上。（三）體溫數(shù)據(jù)采集模塊溫度信號采集模塊的硬件結(jié)構包括數(shù)字溫度傳感器DS18B20、數(shù)據(jù)線和單色處理器ADUC841。（三）運動采集模塊目前，三軸MEMS加速度傳感器已被普遍用作步進采集。身體在運動情況下，產(chǎn)生了三個方向(橫向、正向和縱向)的加速度分量，分別對應于傳感器I、Y和Z軸上的加速度。QMA7981是一款采用了MEMS工藝的單片式三軸加速度計。該器件整合了加速度感應器和運動控制ASIC，可以用來測量傾斜、移動、撞擊和震動，并同時實現(xiàn)了IC與SPI數(shù)字通信。它具備功率小、精度好、耐應力性能好、零漂移穩(wěn)定性高等優(yōu)點。（四）脈搏數(shù)據(jù)采集模塊脈沖檢測模塊電路由光電傳感器和定亮度光源構成?？刮g劑主要是零點五導體的收音機光電池。當光被輻射后，其電阻減小。因此抗蝕劑的強度和光的強度成反比。在人體檢測中，在體表可見部分的皮膚上安裝了光伏發(fā)電變流儀。當波長不一定的波束光照在檢測表面上后，它把人體內(nèi)的血流和血液周圍的組織吸收、減弱，并以此反映光阻，由此產(chǎn)生了光阻的改變現(xiàn)象。光的吸收與減弱是不變的，因此在血液循環(huán)中，周圍血液流動的組織位置比較穩(wěn)定。不過，由于心臟內(nèi)射血運動的進行，被測區(qū)域的管徑和血液容量有規(guī)則的改變，從而產(chǎn)生了光吸收與減弱的脈動改變現(xiàn)象。當抗蝕劑輻照成不同強度的反射光后，引起了抗蝕劑表面的恒壓額定電流的改變。該設備可以放大、讀取并記錄的輸出信號，并在經(jīng)過中央處理器處理時的LCD上顯示輸出波形圖當檢測脈沖波時，aduc841周期性地生成控制訊號，使紅光管與紅外管交互發(fā)亮。ADUC八百四十一產(chǎn)生二百Hz占空比為1/3的方形波信號，并控制經(jīng)由驅(qū)動器發(fā)射并熄滅兩個LED。（五）藍牙通信模塊藍牙網(wǎng)絡，是一個短距離、低功耗的無線連接網(wǎng)絡。通過電磁波為主要傳輸媒介，傳送的信息傳輸速度可以達到一MB/s。而在很多個人便攜裝置上，采用低功耗藍牙技術不但成本便宜，而且同時提高了裝置的實用性和便攜性。人體衛(wèi)生參數(shù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)采用藍牙模塊為HC-05。（六）電源供電電路設計VBAT采用了單片式VBAT引腳的接口，VCC引腳連接三點三V電壓，BAT連接電池的電源端子。通過穩(wěn)定的MIC5205，鋰離子電池的最大輸入電流將保持在3.3V以上，對整個芯片的最大3.3V供電。因此IC5205芯片是擁有相當?shù)偷碾娏鞑詈徒拥仉娏鞯?，高性能的低噪聲控制和電流穩(wěn)定調(diào)節(jié)器。這是為手機設計的電池驅(qū)動設備。四、軟件系統(tǒng)的設計

在軟件設計過程中，根據(jù)硬件電路圖，制作相應的流程圖，首先初始化單片機，然后讀取單片機的輸入數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析，得到體溫或心率值，單片機將測量值發(fā)送至LMO16L顯示器。當測量值超過正常范圍時，系統(tǒng)發(fā)出報警。結(jié)語總而言之，通過使用STM32F103C8T6單片機為控制核心，DS18B20和MPX2100分別作溫度傳感器和血壓感應器，進行了體溫和心率狀態(tài)的檢測。根據(jù)試驗結(jié)果顯示，目前的體溫和心率狀態(tài)，以及液晶顯示屏會提醒我們身體的健康狀況。但由于人體心率模擬需要通過人為的改變電流大小進行仿真，因此這一步驟會出現(xiàn)很大偏差，也很難精確地模擬心率，所以一個電流脈沖就可以變化的電流頻率大小，來模擬人體心率。參考文