基于單片機(jī)控制的健康監(jiān)測(cè)器裝置設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u273引言 3245031設(shè)計(jì)任務(wù)及方案 4310951.1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 4112771.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 4291792硬件電路設(shè)計(jì) 7121772.1硬件電路概述 739302.2硬件電路功能描述 746892.3模塊功能介紹 878492.3.1單片機(jī)控制模塊 813712.3.2體溫檢測(cè)模塊介紹 1030102.3.3脈搏檢測(cè)模塊 11286792.3.4LCD1602顯示模塊 11102362.3.5GSM模塊 13123512.3.6蜂鳴器模塊 14112023系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 15200373.1編程軟件介紹 15291273.2主函數(shù) 15183243.3顯示函數(shù) 1784173.4按鍵函數(shù) 18250553.5監(jiān)測(cè)函數(shù) 19157843.6GSM函數(shù) 21268273.7溫度測(cè)量函數(shù) 2191783.8脈搏測(cè)量函數(shù) 2254944系統(tǒng)整機(jī)調(diào)試 2440294.1硬件功能調(diào)試 24197834.2軟件功能調(diào)試 30632結(jié)論 31引言 心率和體溫是健康測(cè)量中兩個(gè)重要的生理特征，本設(shè)計(jì)是一種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單使用方便，適用家庭在日常生活生活中可以定期測(cè)量脈搏或者體溫的小裝置，可以快速的及時(shí)的了解到使用者的健康情況，當(dāng)使用者脈搏或者體溫出現(xiàn)異常時(shí)，若使用之前其裝置綁定了親屬的手機(jī)，親屬也可以及時(shí)知道預(yù)警信息，可起到快速的幫助使用者及時(shí)脫離危險(xiǎn)的境地。測(cè)量脈搏和體溫有助于及時(shí)了解他們的身體指標(biāo)情況，及時(shí)、有效地預(yù)防心血管疾病。測(cè)量得到的數(shù)據(jù)在未來(lái)的問(wèn)診過(guò)程中也會(huì)發(fā)揮重要作用。隨著我們的生活水平逐漸變好以及社會(huì)醫(yī)療保障制度的普及和完善，醫(yī)療模式也發(fā)生了變化，以前注重于疾病的治療，現(xiàn)在主要是預(yù)防，以及如何更好地保持健康。漸漸地如何隨時(shí)檢測(cè)人體的基本健康指標(biāo)成了人們關(guān)注的焦點(diǎn)，傳感器在人體健康檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。脈沖傳感器的研發(fā)在中國(guó)和國(guó)外都在不斷創(chuàng)新。由于脈診對(duì)人們的重要意義，對(duì)脈沖測(cè)量技術(shù)的研究從未停止過(guò)。英國(guó)人Marey首次設(shè)計(jì)了彈簧驅(qū)動(dòng)杠桿脈沖傳感器。十八世紀(jì)杠桿式脈搏掃描儀的問(wèn)世意味著脈沖測(cè)量技術(shù)有重要突破。國(guó)內(nèi)外對(duì)脈搏傳感器的研究飛速發(fā)展，70年代，全國(guó)各地相繼建立了不同脈沖傳感器的研究領(lǐng)域，各領(lǐng)域的智慧結(jié)晶不斷與新思想碰撞。脈搏傳感器的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一個(gè)新的水平。隨著各種技術(shù)的革新與發(fā)展，智能傳感技術(shù)和傳感器簡(jiǎn)介地滲入到人們的生活中，傳感器的精度也越來(lái)越高，相較于以往，用戶(hù)可輕松掌握自己的健康狀況，也更好地幫助用戶(hù)進(jìn)行健康管理，整個(gè)市場(chǎng)前景還是比較好的，有利于發(fā)展的。設(shè)計(jì)任務(wù)及方案1.1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求脈搏，為身體表面接觸的脈搏，脈搏是由心臟驅(qū)動(dòng)的，每當(dāng)心臟收縮或擴(kuò)張時(shí)，都會(huì)沿著這柔軟的動(dòng)脈壁跳動(dòng)。所以本文中脈搏和心率這兩個(gè)參數(shù)是一致的，對(duì)脈搏的測(cè)量就可得出心率值，時(shí)常對(duì)脈搏進(jìn)行測(cè)量有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)對(duì)異常進(jìn)行干預(yù)，降低中風(fēng)等疾病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)等?，F(xiàn)在疫情嚴(yán)峻，測(cè)量體溫也成為了疫情防控的一部分，同時(shí)也對(duì)身體潛在的疾病風(fēng)險(xiǎn)也起到了積極的作用?；?1單片機(jī)心率脈搏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有脈搏體溫檢測(cè)和顯示功能，通過(guò)不同的按鈕切換界面調(diào)節(jié)脈搏閾值、溫度閾值。溫度或脈搏異常時(shí)，立即發(fā)出警報(bào)，通過(guò)GSM發(fā)送短信提醒到用戶(hù)的手機(jī)。本設(shè)計(jì)可具有的功能為： 可以檢測(cè)當(dāng)前脈搏和體溫；可以實(shí)現(xiàn)顯示當(dāng)前脈搏、體溫；測(cè)量脈搏，LED燈可隨脈搏頻率閃爍?？梢酝ㄟ^(guò)不同按鍵實(shí)現(xiàn)切換界面、調(diào)節(jié)脈搏閾值、體溫閾值；脈搏或體溫超過(guò)閾值，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)提醒；脈搏或體溫超過(guò)閾值，通過(guò)GSM給手機(jī)發(fā)送短信提醒。1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)將制作脈搏心率遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)脈搏、體溫的檢測(cè)，檢測(cè)到異常時(shí)會(huì)及時(shí)提醒用戶(hù)注意其測(cè)得的數(shù)據(jù)是否正常。本次設(shè)計(jì)的思路是以STC89C52單片機(jī)為最主要的控制器，加上由溫度模塊、可以檢測(cè)當(dāng)前心跳速率的脈搏檢測(cè)模塊、四個(gè)獨(dú)立的按鈕為與調(diào)節(jié)脈搏閾值和體溫閾值相關(guān)的菜單界面、為整個(gè)系統(tǒng)供電的供電電路，四部分組成的輸入部分和由可以顯示當(dāng)前心率、溫度相關(guān)參數(shù)的LCD1602顯示模塊、如果單片機(jī)檢測(cè)到脈搏或體溫異常，會(huì)以短信的形式對(duì)用戶(hù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)提醒的GSM模塊、當(dāng)脈搏超過(guò)設(shè)定范圍或當(dāng)體溫超過(guò)設(shè)定范圍時(shí)，相應(yīng)的LED燈就會(huì)亮起以及設(shè)置了一個(gè)根據(jù)脈搏頻率而閃爍的呼吸燈的LED模塊、當(dāng)心率和體溫異常時(shí)，會(huì)發(fā)出刺耳聲音起提醒作用的蜂鳴器模塊，四部分組成輸出部分一起構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)。所以綜上所述，脈搏心率遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理框圖如圖1-1所示：圖1-1脈搏心率遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理框圖對(duì)于本次設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)有如下幾點(diǎn)分析與說(shuō)明。本次設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：體溫檢測(cè)模塊選擇的是數(shù)字溫度傳感器，此傳感器連接非常的簡(jiǎn)單快速，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不復(fù)雜也具有相對(duì)應(yīng)的單線接口，可以直接使用，不需要任何附加的元件。脈搏檢測(cè)模塊使用的是根據(jù)檢測(cè)到指尖透光率的波動(dòng)進(jìn)而提取到脈搏信號(hào)，屬于光電反射式模擬傳感器，測(cè)量時(shí)只需將手指附著在檢測(cè)部位，使用方便，可靠性高。本次設(shè)計(jì)使用的是STC89C52RC單片機(jī)，相對(duì)別的類(lèi)似芯片來(lái)說(shuō)，這種芯片性能較高兼容性也比較好，該芯片開(kāi)發(fā)和測(cè)試也相對(duì)簡(jiǎn)便；該芯片實(shí)現(xiàn)與Keil平臺(tái)軟件程序開(kāi)發(fā)環(huán)境上完全兼容。該芯片控制器性能、I/O端口資源和環(huán)境符合本次設(shè)計(jì)應(yīng)用的系統(tǒng)要求。GSM模塊采用SIM800C，該模塊體積不大性?xún)r(jià)比方面是很高的，也節(jié)約成本，在接收到報(bào)警指令后，該模塊通過(guò)對(duì)AT命令進(jìn)行編碼，以文本模式向用戶(hù)手機(jī)發(fā)送體溫和脈搏異常提醒信息。因此，本設(shè)計(jì)具有許多優(yōu)點(diǎn)，脈搏心率遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)被設(shè)計(jì)成一個(gè)緊湊、簡(jiǎn)單的健康檢測(cè)設(shè)備。整體設(shè)計(jì)以STC89C52RC為控制核心，通過(guò)幾個(gè)輔助部件和芯片，使用不同的傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)人體的脈搏和體溫。在家庭中使用很方便，可以節(jié)省大量的醫(yī)療時(shí)間，提高國(guó)民的健康意識(shí)。

硬件電路設(shè)計(jì)2.1硬件電路概述本課題設(shè)計(jì)的硬件電路思路為：控制系統(tǒng)核心的芯片選取的型號(hào)是STC89C52RC，體溫、脈搏數(shù)據(jù)的獲取以及設(shè)置相關(guān)菜單功能的按鍵加上給整個(gè)裝置供電都為輸入的四個(gè)部分，相關(guān)體溫、脈搏數(shù)據(jù)的內(nèi)容顯示采用LCD1602，體溫或脈搏數(shù)據(jù)異常時(shí)提醒采用GSM模塊和蜂鳴器模塊、可直觀看出所測(cè)量得到的脈搏或者體溫?cái)?shù)據(jù)異常時(shí)是過(guò)高還是過(guò)低的LED模塊都為輸出模塊。其硬件電路整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2-1所示。圖2-1硬件整體結(jié)構(gòu)2.2硬件電路功能描述脈搏心率遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)硬件所具備的基本功能如下：能夠檢測(cè)當(dāng)前脈搏和體溫；能夠?qū)崿F(xiàn)顯示當(dāng)前脈搏、體溫；測(cè)量脈搏時(shí),測(cè)量脈搏，LED燈可隨脈搏頻率閃爍?？梢酝ㄟ^(guò)不同按鍵實(shí)現(xiàn)切換界面、調(diào)節(jié)脈搏閾值、體溫閾值；脈搏或體溫超過(guò)閾值，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)提醒；脈搏或體溫超過(guò)閾值，通過(guò)GSM給手機(jī)發(fā)送短信提醒。2.3模塊功能介紹2.3.1單片機(jī)控制模塊單片機(jī)控制模塊是整個(gè)脈搏心率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分。經(jīng)過(guò)查閱網(wǎng)上相關(guān)資料和以往課上所學(xué)知識(shí)，晶振電路的元器件選取的是與STC89C52RC芯片內(nèi)部振蕩電路一起工作才能振蕩的無(wú)源晶振，該晶振的兩個(gè)引腳是沒(méi)有正負(fù)之分的，以及兩個(gè)大小為三十皮法的無(wú)極性瓷片電容，后者與前者并聯(lián)構(gòu)成晶振電路。復(fù)位電路的元器件選取的是一個(gè)四腳輕觸開(kāi)關(guān)、兩個(gè)大小為十微法鋁電解電容器、一個(gè)大小為一萬(wàn)歐姆的金屬膜電阻。STC89C52RC芯片、圖2-2中的時(shí)鐘電路即晶振電路、復(fù)位電路是單片機(jī)最小系統(tǒng)的所有，加上串行下載、供電電路等構(gòu)成整個(gè)單片機(jī)的控制模塊。控制模塊電路具體如圖2-2所示。圖2-2單片機(jī)控制模塊（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)包括STC89C52RC單片機(jī)，兩個(gè)大小均為三十皮法的無(wú)極性的瓷片電容，與11.0592兆赫茲的晶振并聯(lián)組成的晶振電路、一個(gè)四腳輕觸開(kāi)關(guān)、大小為十微法鋁電解極性電容器并聯(lián)后與阻值為一萬(wàn)歐姆的金屬膜電阻串聯(lián)組成的復(fù)位電路。相對(duì)別的類(lèi)似芯片來(lái)說(shuō)，這種芯片的功耗是比較低的，相對(duì)的性能也比較高，該芯片內(nèi)置CMOS8位微控制器，開(kāi)發(fā)和測(cè)試也相對(duì)簡(jiǎn)單STC89C52RC引腳具體介紹如表2-1所示。表2-1STC89C52RC引腳具體介紹引腳號(hào)有兩根主電源引腳，分別為Pin40和Pin20引腳功能Pin40引腳是輸入電源端口可以連接+5V電源,為VCCPin20引腳是接地線的，為GND引腳號(hào)有兩根引腳，分別為Pin19和Pin20，功能Pin19引腳是單片機(jī)內(nèi)部自帶的振蕩電路的輸入接口，通常稱(chēng)為XTAL1Pin20引腳是單片機(jī)內(nèi)部自帶的振蕩電路的輸出接口，通常稱(chēng)為XTAL2引腳號(hào)有四根控制引腳，分別為P9、P30、P29、P31引腳Pin9引腳是芯片里的復(fù)位引腳，一般接的是復(fù)位電路，本設(shè)計(jì)中選取晶振為11.0592兆赫茲，則一個(gè)時(shí)鐘周期為111.0592兆赫茲大約為0.09微秒，一個(gè)機(jī)器周期等于十二個(gè)時(shí)鐘周期所以一個(gè)機(jī)器周期為1.09微秒，兩個(gè)機(jī)器周期即2Pin30插針是單片機(jī)內(nèi)部?jī)?nèi)地址鎖存允許功能插針，為ALE或PROGPin29插針是單片機(jī)內(nèi)部?jī)?nèi)外部存儲(chǔ)器讀選通功能插針，為PSENPin31插針是芯片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通插針，有兩個(gè)功能，執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的讀指令或者執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的讀指令，前者為接入高電平，后者則與前者相反，為EA或VPP引腳號(hào)有32根可編程輸入/輸出引腳，P0口~P3口的部分引腳功能Pin39～Pin32引腳在P0口中，單片機(jī)自帶的八位雙向I/O口線，具體引腳對(duì)應(yīng)P0口的P0.0～P0.7。Pin1～Pin8引腳在P1口中，單片機(jī)自帶的八位標(biāo)準(zhǔn)雙向I/O口線，具體引腳對(duì)應(yīng)P1口的P1.0～P1.7。Pin21～Pin28引腳在P2口中，單片機(jī)自帶的八位標(biāo)準(zhǔn)雙向I/O口線，具體引腳對(duì)應(yīng)P2口的P2.0～P2.7。Pin10～Pin17引腳在P3口，單片機(jī)自帶的八位標(biāo)準(zhǔn)雙向I/O口線，具體引腳對(duì)應(yīng)P3口的P3.0～P3.7。對(duì)于單片機(jī)控制系統(tǒng)，晶振發(fā)揮著非常重要的作用，它是一種產(chǎn)生時(shí)鐘頻率元件也叫石英振蕩器，晶振雖然體積小巧，但是卻能實(shí)現(xiàn)很重要的功能，時(shí)鐘頻率決定著單片機(jī)的工作的運(yùn)行速度，晶振會(huì)根據(jù)單片機(jī)里面的集成電路的實(shí)際情況，去產(chǎn)生單片機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行各種命令時(shí)所需要到的時(shí)鐘頻率，從本質(zhì)上，晶振電路的作用是產(chǎn)生方波信號(hào)供給到單片機(jī)，此時(shí)單片機(jī)才能夠工作，這也表明了它是單片機(jī)控制系統(tǒng)中不可或缺的組成部分。單片機(jī)內(nèi)部自帶的振蕩電路，Pin19引腳和Pin20引腳分別是其輸入端口、輸出端口，實(shí)際上就是反相放大器，。本設(shè)計(jì)選用到的無(wú)源晶振振蕩頻率為11.0592MHZ，該元件兩個(gè)引腳沒(méi)有正負(fù)的區(qū)別與晶振并聯(lián)的兩個(gè)無(wú)極性瓷片電容C3、C4具有對(duì)時(shí)鐘頻率進(jìn)行平衡穩(wěn)定，從而提高起振速度的作用。復(fù)位電路操控著芯片的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，如果芯片執(zhí)行指令或運(yùn)行相關(guān)代碼時(shí)，產(chǎn)生代碼錯(cuò)誤或者終止工作，復(fù)位電路就開(kāi)始發(fā)揮作用讓芯片內(nèi)記錄的代碼重新開(kāi)始實(shí)行。單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間與電容大小有一定的關(guān)聯(lián)，本次設(shè)計(jì)中，使用的是大小為10微法的極性鋁電解電容器。（2）電源電路是本裝置中最基本的部分電路，發(fā)揮著必不可少的作用，是整個(gè)裝置正常工作的基礎(chǔ)，本設(shè)計(jì)的電源電路由向下按一次鎖定，若再按一次松開(kāi)的自鎖開(kāi)關(guān)和DC002插座構(gòu)成為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的輸出，接的是5V直流電源給單片機(jī)供電。（3）串行下載，就像它的名字所說(shuō)就是使用USB下載線下載短程序。2.3.2體溫檢測(cè)模塊介紹本次設(shè)計(jì)用于測(cè)量體溫的溫度傳感器型號(hào)為DS18B20，是一種可以直接讀取出被測(cè)溫度的智能溫度傳感器，該傳感器用一個(gè)讀取單線接口就可以實(shí)現(xiàn)信息的讀取或者寫(xiě)入，只要簡(jiǎn)單的程序就可以呈現(xiàn)出9～12位數(shù)字讀取方式。該傳感器可以采用寄生電源的供電方式，且價(jià)格低廉性能高。體溫檢測(cè)模塊如圖2-3所示。由于單線沒(méi)有具備時(shí)鐘脈沖進(jìn)行同步，對(duì)時(shí)間概念有很高的要求，對(duì)讀寫(xiě)順序也很?chē)?yán)格。DS18B20的系統(tǒng)操作要嚴(yán)格根據(jù)協(xié)議里的每一步進(jìn)行。操作協(xié)議的流程為：第一步對(duì)總線上的元件進(jìn)行初始化，第二步是ROM命令，目的是用來(lái)查詢(xún)、識(shí)別從元件從而進(jìn)行對(duì)器件的尋址或者簡(jiǎn)化總線，本次設(shè)計(jì)中只用到一個(gè)傳感器，所以這個(gè)步驟可跳過(guò)，第三步是進(jìn)行對(duì)元件的功能指令，比如設(shè)置其傳感器精度等。圖2-3體溫檢測(cè)模塊2.3.3脈搏檢測(cè)模塊本次設(shè)計(jì)用于脈搏測(cè)量的傳感器為PulseSensor，該傳感器的供電電壓一般是在3.3~5V左右；可以檢測(cè)到光電信號(hào)，最后輸出的是可識(shí)別的模擬信號(hào)。將手指輕輕放在本裝置的測(cè)量處就可以測(cè)量脈搏，原理為手指里的血液流動(dòng)會(huì)使透光率發(fā)生變化從而產(chǎn)生差值，此時(shí)傳感器就接收到光信號(hào)并濾波和放大，最后反饋出的是模擬信號(hào)。因?yàn)樵搨鞲衅鬏敵龅拿}搏波形是模擬量的波形，所以要借助由LM393芯片即構(gòu)成的轉(zhuǎn)換電路將采集到的模擬信號(hào)值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這樣才方便被單片機(jī)識(shí)別，才能成功得出脈搏測(cè)量值。脈搏檢測(cè)模塊如圖2-4所示。圖2-4脈搏檢測(cè)模塊2.3.4LCD1602顯示模塊在本次設(shè)計(jì)中，LCD1602顯示模塊用來(lái)顯示脈搏體溫等參數(shù)。LCD1602可以顯示，原理是通過(guò)利用液晶顯示的特性去控制電壓來(lái)控制需要顯示的范圍，最多可以控制電壓來(lái)控制液晶顯示屏顯示32個(gè)字符，LCD1602通常有兩種類(lèi)型，這兩種液晶顯示屏的區(qū)別在于多出背光電源線和地線的兩個(gè)引腳，具體的引腳定義為：第1號(hào)引腳是接地引腳，該引腳簡(jiǎn)稱(chēng)VSS。第2號(hào)引腳是電源引腳，在此引腳接入的是5v電源，該引腳簡(jiǎn)稱(chēng)VDD。第3號(hào)引腳是可以調(diào)節(jié)液晶顯示對(duì)比度的引腳，既可以接VCC也可以接地，但是接VCC跟接地時(shí)的對(duì)比度會(huì)不一樣，前者對(duì)比度是最低的，后者是最高的，但是對(duì)比度太高，顯示屏就會(huì)出現(xiàn)“鬼影”從而影響正常顯示，因此本次設(shè)計(jì)此號(hào)引腳接的是GND，所以在此引腳接了一個(gè)3k的電阻來(lái)避免此情況的發(fā)生。該引腳簡(jiǎn)稱(chēng)VL。第4號(hào)引腳是控制選擇寄存器的引腳，當(dāng)為高電平時(shí)作為數(shù)據(jù)寄存器，當(dāng)為低電平時(shí)作為選擇指令寄存器，該引腳簡(jiǎn)稱(chēng)RS。第5號(hào)引腳是控制讀寫(xiě)信號(hào)的引腳，讀操作是為高電平時(shí)，寫(xiě)操作與此相反。第6號(hào)引腳簡(jiǎn)稱(chēng)E是液晶的使能端，該當(dāng)該引腳從高電平至低電平的時(shí)候，液晶開(kāi)始執(zhí)行命令。第7～14號(hào)引腳是八位雙向數(shù)據(jù)線。第15引腳接的是VCC，是背光源的正極，。第16引腳接的是GND，為背光源的負(fù)極，。顯示模塊如圖2-5所示。因?yàn)榈?號(hào)引腳接的是GND，接GND對(duì)比度會(huì)較高，所以在第3號(hào)引腳處接了一個(gè)阻值為3K的電阻R1達(dá)到降低對(duì)比度的目的。單片機(jī)P2口的P2.5、P2.6、P2.7分別接液晶顯示屏的第4號(hào)引腳、第5號(hào)引腳、第6號(hào)引腳，是功能口可操控液晶顯示屏。單片機(jī)P0口的P0.0引腳～P0.7引腳分別接液晶顯示屏的第7號(hào)引腳～第14號(hào)引腳，這8個(gè)端口是數(shù)據(jù)口可顯示所要求的字符。通過(guò)程序?qū)CDl602各個(gè)引腳進(jìn)行控制來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。圖2-5LCD液晶顯示模塊2.3.5GSM模塊本次設(shè)計(jì)的GSM模塊用于發(fā)送當(dāng)體溫或脈搏超出閾值時(shí)的警報(bào)短信，GSM模塊用是SIM800C模塊，用手機(jī)發(fā)“PHONESMS：輸入用戶(hù)的電話號(hào)碼”到模塊外接的SIM卡的手機(jī)號(hào)碼中，當(dāng)收到返回SetEnd的短信時(shí)，表示連接成功，當(dāng)測(cè)量到的脈搏或者體溫達(dá)到閾值時(shí)就會(huì)發(fā)警報(bào)短信進(jìn)行提醒。GSM模塊如圖2-6所示。圖2-6GSM模塊2.3.6蜂鳴器模塊本次設(shè)計(jì)用的是有源蜂鳴器，當(dāng)體溫或脈搏超過(guò)閾值時(shí)，就會(huì)發(fā)出刺耳的警報(bào)聲去提醒使用者，基本原理是只需要改變蜂鳴器（P20）引腳處的高低電平，來(lái)控制蜂鳴器。蜂鳴器模塊如圖2-7所示。圖2-7蜂鳴器模塊

系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)3.1編程軟件介紹本設(shè)計(jì)所用到的編程軟件為Keil4，其界面如圖3-1所示。圖3-1keil4界面本次設(shè)計(jì)所使用的編程環(huán)境是Keil4，與別的編程軟件相比，Keil4在平時(shí)的課堂上頻繁使用，頁(yè)面操作等更為熟悉。而且Keil4支持不同型號(hào)的芯片，可生成的HEX文件，通過(guò)外界串口線可直接燒錄到單片機(jī)中，非常方便。另外，Keil4編譯有三種，一種是單編，一種是部分編譯，還有一種是全部編譯，這樣給開(kāi)發(fā)人員更多的選擇，并且編譯的結(jié)果，顯示在界面的最下方，供開(kāi)發(fā)者查找錯(cuò)誤。3.2主函數(shù)系統(tǒng)的主流程圖如圖3-2所示；在主程序中：首先對(duì)定時(shí)器初始化配置，配制定時(shí)器0和定時(shí)器1，其中定時(shí)器1作為心率時(shí)間的計(jì)量，定時(shí)器 0作為常規(guī)定時(shí)器計(jì)時(shí)，DS18B20在剛上電的時(shí)候會(huì)讀取一個(gè)850，這個(gè)并不是所要的溫度數(shù)據(jù)，用dowhile循環(huán)過(guò)濾一下，之后對(duì)液晶初始化函數(shù)進(jìn)行調(diào)用、讀取EEPROM，在主循環(huán)里調(diào)用寫(xiě)入EEPROM函數(shù)、然后對(duì)顯示、溫度處理、GSM、控制等函數(shù)進(jìn)行使用，其主程序源碼圖3-3所示。圖3-2主程序流程圖圖3-3主程序源碼3.3顯示函數(shù)顯示函數(shù)流程如圖3-4所示；界面為0時(shí)，顯示當(dāng)前的心率、體溫；界面為1時(shí)，顯示設(shè)置的心率最大值和最小值；界面為2時(shí)，顯示設(shè)置體溫的最大值和最小值。其部分代碼如圖3-5所示。圖3-4顯示函數(shù)流程圖圖3-5顯示函數(shù)3.4按鍵函數(shù)一共設(shè)置了四個(gè)按鍵，按鍵1為切換菜單，按鍵1作用是從脈搏閾值到溫度閾值再到主菜單之間切換，按鍵2為當(dāng)切換到脈搏或者溫度閾值界面時(shí)，設(shè)置增加脈搏或者溫度閾值，按鍵3為當(dāng)切換到脈搏或者溫度閾值界面時(shí)，設(shè)置降低脈搏或者溫度閾值，按鍵4為開(kāi)始心率測(cè)量，其部分代碼如圖3-6所示。圖3-6按鍵函數(shù)部分代碼3.5監(jiān)測(cè)函數(shù)監(jiān)測(cè)函數(shù)子流程如圖3-7所示；通過(guò)調(diào)用溫度、脈搏檢測(cè)模塊檢測(cè)溫度、脈搏；若脈搏不在設(shè)置的閾值內(nèi)，則蜂鳴器發(fā)出滴滴的刺耳響聲，此時(shí)手機(jī)收到脈搏異常的短信提醒；若體溫超過(guò)正常的范圍，則蜂鳴器發(fā)出滴滴的刺耳響聲，此時(shí)手機(jī)收到體溫異常的短信提醒。其控制程序源碼如圖3-8所示。圖3-7監(jiān)測(cè)函數(shù)流程圖圖3-8監(jiān)測(cè)函數(shù)部分代碼3.6GSM函數(shù)GSM通信模塊的作用主要是系統(tǒng)無(wú)線通訊的收發(fā)，當(dāng)GSM模塊接收單片機(jī)發(fā)出的指令后，GSM模塊就開(kāi)始工作。GSM模塊還需要一個(gè)外部SIM卡，在使用GSM模塊之前，手機(jī)必須先注冊(cè)連接到它的模塊，也就是設(shè)置發(fā)送短信的手機(jī)號(hào)碼，用戶(hù)如果注冊(cè)成功，所設(shè)定的手機(jī)號(hào)就會(huì)得到一個(gè)短信提示，當(dāng)模塊注入用戶(hù)的號(hào)碼時(shí)，指示燈會(huì)均勻地閃爍，此模塊中的LED燈迅速的閃一下后面幾秒鐘會(huì)變暗，表示GSM通信模塊注冊(cè)成功。其部分代碼如圖3-9所示。圖3-9GSM函數(shù)3.7溫度測(cè)量函數(shù)對(duì)溫度數(shù)據(jù)處理，首先是讀取溫度標(biāo)志位，當(dāng)溫度值不正常，就將蜂鳴器響變量賦值，定時(shí)器里會(huì)對(duì)蜂鳴器處理，并根據(jù)哪個(gè)異常亮對(duì)應(yīng)的指示燈。其代碼如下：voidTempFunction(){if(ReadTemp==1) { ReadTemp=0; //清零 Temp=Temper(); //讀取溫度函數(shù)，將溫度數(shù)據(jù)賦值給溫度變量 } if(led0==0||led1==0||led2==0||led3==0)beep_time=2; if(Temp>Temp_H*10)led2=0; elseled2=1; if(Temp<Temp_L*10)led3=0; elseled3=1; if(heart_ok==0) { if(heart>heart_h) led0=0; else led0=1; if(heart&&heart<heart_l) led1=0; else led1=1;3.8脈搏測(cè)量函數(shù)在人體，心臟會(huì)有規(guī)律地收縮和放松，使血液施加壓力，當(dāng)血液進(jìn)入主動(dòng)脈時(shí)，它會(huì)使主動(dòng)脈有規(guī)律地收縮和擴(kuò)張，血壓的波動(dòng)穿過(guò)整個(gè)動(dòng)脈網(wǎng)絡(luò)，從而產(chǎn)生脈搏。本次設(shè)計(jì)選用手指作為測(cè)量脈搏的部位。因?yàn)閱纹瑱C(jī)一個(gè)16位的計(jì)數(shù)器最大是65536，又因?yàn)樾奶芷谑强赡艽笥?5536毫秒的，所以需要一個(gè)設(shè)置一個(gè)變量來(lái)記錄定時(shí)器溢出的次數(shù)。如果設(shè)定這個(gè)變量為time-us，那么可以得出兩次心跳之間的間隔的公式為：溢出次數(shù)乘以65536加高八位乘以256加低八位，在代碼中可寫(xiě)為time-us*65536+TH0*256+TL0其部分代碼如圖3-10所示：其部分代碼如圖3-10所示：圖3-10脈搏測(cè)量函數(shù)系統(tǒng)整機(jī)調(diào)試4.1硬件功能調(diào)試在硬件設(shè)計(jì)工作完成后，仔細(xì)檢查各電路的電氣特性是否符合標(biāo)準(zhǔn)，跳線盡量減少，對(duì)設(shè)置好的各元器件引腳焊盤(pán)的大小進(jìn)行檢查，確定是否符合實(shí)際元器件的大小。檢查完成后再發(fā)送整個(gè)文件給工廠打板。收到板子后，先檢查即將要焊接上去板子上的各個(gè)元器件有無(wú)問(wèn)題，然后按照元器件從低到高的規(guī)則，以及注意元器件是否是有極性，由引腳長(zhǎng)度“長(zhǎng)正短負(fù)”的方法來(lái)分辨，再進(jìn)行焊接。焊接完成后檢查各部分的功能模塊是否焊接正確。把芯片以及液晶顯示屏插進(jìn)底座里，再把程序燒錄進(jìn)去，在GSM模塊的卡槽插上SIM卡之后插上電源，按下開(kāi)關(guān)，整機(jī)實(shí)物圖如圖4-1所示。此時(shí)液晶顯示屏上顯示了脈搏和心率的初始參數(shù)如圖4-2所示。圖4-1整機(jī)實(shí)物圖圖4-2開(kāi)機(jī)后的屏幕初始顯示通過(guò)手機(jī)發(fā)送AT指令與GSM模塊進(jìn)行對(duì)接，對(duì)接成功后會(huì)返回“setend”如圖4-3所示。圖4-3與GSM模塊對(duì)接成功再進(jìn)行設(shè)置心率的最大值和最小值，如圖4-4所示。圖4-4設(shè)置正常脈搏范圍人體正常的脈搏范圍在60~100次/每分鐘，由于不同人群手指的皮膚厚度不一樣以及手指溫度有時(shí)候也會(huì)發(fā)生變化，所以要通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值使單片機(jī)能檢測(cè)到正確的脈搏信號(hào)，把手指輕輕放到脈搏感應(yīng)器上如圖4-5，把另一只手指放在手腕可以感應(yīng)到脈搏的部位，檢查脈搏跳動(dòng)的頻率是否與此時(shí)檢測(cè)出呼吸燈的頻率一致，若不一致，則對(duì)滑動(dòng)變阻器進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)肉眼看到LED燈均勻的閃爍時(shí)，滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)完成，再按下測(cè)量脈搏的按鍵，開(kāi)始測(cè)量，當(dāng)蜂鳴器發(fā)出急促的響聲則說(shuō)明脈搏測(cè)量完成。圖4-5測(cè)量脈搏為了對(duì)比測(cè)量是否準(zhǔn)確，我在不同時(shí)間段多次用手機(jī)APP的測(cè)心率功能測(cè)心率與之對(duì)比，得到的表格數(shù)據(jù)如表4-1所示。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，脈搏測(cè)量數(shù)據(jù)的偏差不大，并且脈搏次數(shù)與此時(shí)的心情狀態(tài)，指尖的溫度以及滑動(dòng)變阻器的仔細(xì)調(diào)節(jié)等有關(guān)，但是，脈搏測(cè)量精確度在正常范圍的。表4-1對(duì)比圖時(shí)間12點(diǎn)14點(diǎn)16點(diǎn)18點(diǎn)20點(diǎn)22點(diǎn)APP測(cè)量88次/min72次/min92次/min65次/min73次/min90次/min此儀器測(cè)量86次/min73次/min87次/min64次/min75次/min89次/min接著把脈搏的最大值調(diào)到比正常值低如圖4-6所示，再測(cè)量脈搏，測(cè)量完成后脈搏次數(shù)為75次/每分鐘，超出脈搏次數(shù)的最大值，蜂鳴器發(fā)出刺耳的響聲，第一個(gè)LED燈常亮表示脈搏過(guò)高如圖4-7所示，與此同時(shí)手機(jī)收到短信提醒如圖4-8所示。圖4-6重新設(shè)置脈搏最大值圖4-7脈搏過(guò)高時(shí)圖4-8收到短信提醒同理把脈搏的最小值調(diào)到比正常值高如圖4-9所示，再測(cè)量脈搏，測(cè)量完成后脈搏次數(shù)為81次/每分鐘，超出脈搏次數(shù)的最小值，蜂鳴器發(fā)出刺耳的響聲，第二個(gè)LED燈常亮表示脈搏過(guò)低如圖4-10所示，與此同時(shí)手機(jī)收到短信提醒如圖4-11所示。所以可以判斷脈搏測(cè)量模塊正常。圖4-9重新設(shè)置脈搏最小值圖4-10脈搏過(guò)低時(shí)圖4-11收到短信提醒接下來(lái)是對(duì)體溫測(cè)量模塊進(jìn)行驗(yàn)證，人體正常的體溫范圍大致在35~