便携式人体生理参数监测仪研究

　　1引言

　　随着人们健康意识的逐渐增强，户外运动越来越受到重视。 然而运动量过强或不足都不能达到锻炼的目的，甚至会危害身体。 这里介绍一种多功能实时生理参数监测仪的设计方法，该监测仪具有廉价、实用、便携，并有语音播报测量值及越限报警等多种功能。

　　2总体结构与工作原理

　　该监测仪以凌阳 16 位单片机 SPCE061A 为控制核心，通过温度传感器、水银开关、压电陶瓷片获得人体温度、跑步者的步数及脉搏跳动情况， 再由 CPU 实时计算测量值并将结果送至液晶显示器显示，同时进行语音播报。 系统设有键盘、人工复位和自动上电复位及硬件看门狗电路。SPCE061A 内部带有硬件乘法器功能 ，可方便地实现测量数据的记录、计算和语音播报功能[1]。 系统总体结构框图如图 1 所示 。

　　3　硬件电路设计

　　3.1体温测量模块

　　温度传感器采用 DALLAS 的 DS18B20，该器件无需外部元件，通过数据线供电即可提供最高 12 位的温度读数，器件的温度信息经单线接口送入 DS18B20 或从 DS18B20 送，从 CPU到 DS18B20 仅需连接 1 条线。 读、写和完成温度变换所需的电源由数据线本身提供，测量范围为-55℃ ~+125℃， 增量值为 0.062 5(以 12 位数值方式读出温度)，在 1 s(典型值)内把温度变换为数字，具有用户可定义的非易失性温度告警设置[2]。 输出的温度数值由单片机的 IOA15 口读入，如图 2 所示。

　经单线接口访问 DS18B20 的协议如下：

       (1)初始化 单线总线上的所有处理均从初始化序列开始。 初始化序列包括：总线主机发出一个复位脉冲，接着从属器件送出存在脉冲， 程序清单见初始化 DS18B20 子程序 intInit_1820(void)。

　　(2)ROM操作命令 一旦总线主机检测到从属器件便可发出，ROM 操作命令，ROM 操作命令均为 8 位长， 程序见读DS18B20 子 程 序 unsigned int Read_1820_Byte (void) 和 写DS18B20 子程序 void Write_1820_Byte(unsigned int Data)。

　　(3)存储器操作命令 程序清单见读 DS18B20 子程序 un-signed int Read_1820_Byte (void) 和写 DS18B20 子程序 voidWrite_1820_Byte(unsigned int Data)。

　　(4)处理数据 程序清单见温度转换子程序 void Read_Temp(unsigned int *Data)。 温度测量程序如下：

3.2　心率测量模块

　　心率测量模块如图 3 所示[3]。 首先将人体的脉搏通过压电陶瓷片 HTD27A-1 转换为可处理的电信号，经高阻输入级隔离和电压放大级放大后将信号送入带通滤波器以滤除噪声及高次谐波，经集成运放放大及施密特触发器整形后再进入单片机 外部中断 EXT2 进行计数，即可得出心率。