单片机的智伴系统的设计

　　摘要：本项目主要针对社会上的弱势群体和身体健康需要细心照顾的人群，如空巢老人的健康安全问题。智伴系统采用51单片机为嵌入式核心板，搭载体温、脉搏、血压等检测传感器，将采集到的数据显示在显示屏上，定时将老人的身体数据通过GSM模块发送到的监护人手机上，一旦老人身体出现异常则开启报警功能，并能及时向监护人发送报警信息。

　　关键词：单片机;智能控制;传感器

　　0引言本文研究内容的是基于51单片机控制脉搏、血压、体温传感器等模块去监测人体健康信息，通过监测数据判断身体机制是否正常。如果不正常则通过GSM模块向监护人手机发送报警信息，使监护人实时了解被监护人的人体数据信息[1]。

　　1硬件设计

　　1.1设备硬件整体构造

　　智伴系统配备STC89C52最小系统[2]，血压传感器、脉搏传感器，GSM无线传输模块。通过无线传输将传感器采集信息远程发送到上位机。

　　单片机论文范例：电子工程技术在单片机中的技术应用

　　1.2单片机最小系统采用STC89C52为核心开发板，STC89C52支持i2c,spi等通信协议，有一个全双工的串行接口，实现单片机与其他设备之间的串行数据传输，可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为同步移位器使用。STC89C52功耗低，带宽高，采用经典的MCS-51内核，ISP可擦除编程经过大量改进性能较其他51系列微处理器性能更高。

　　1.3血压传感器模块为了确保智伴系统获取血压值的准确性，本设计采用ASDX001数字压力传感器。ASDX001数字压力传感器准确性高，响应速度快，抗干扰能力强，是一个理想的血压收集的模块。同时它的体积小便于携带，能够提供有效的数据信息。

　　1.4脉搏传感器模块对于脉搏心率的测量采用的是光电反射式模拟传感器PulseSensor[3]。该传感器对光电信号进行滤波，然后放大得到输出模拟电压的值。然后通过单片机将模拟信号转换为数字信号，通过简单的计算可以得到心率和脉搏等有效数据。该传感器使用方便，体积小便于携带，可靠性强。

　　1.5体温传感器模块

　　体温检测采用MLX90614,该模块是一款红外非接触式传感器，具有高精确度和高分辨率，温度分辨率为0.01℃，测温范围是-70℃到382.2℃，在室内的误差在0.02℃，是一个理想的温度检测模块，可以为智伴系统提供稳定的温度检测信息。

　　1.6GSM无线传输模模块

　　该模块采用SIM900a和无线控制模块发送短信，它属于双频gsm/gprs模块，完全采用smt封装形式，sim900a性能稳定，外观精巧，性价比高，能满足多种需求。sim900a可以低功耗实现语音、sms、数据和传真信息的传输。

　　另外，sim900a的尺寸小，能适用于应用中的各类设计需求，尤其适用于紧凑型产品设计[6]。将模块与51系列单片机电平电压5V的连接应为：5VT口到单片机P3.0端，5VR口到单片机P3.1端，连接到DC5V以保证稳定性，SIM900AGND与单片机的GND连接。在电平电压为3.3V的接入口中，TXD终端可以接收到5vr模块和RXD模块5vt。单片机的GND可接模块的GND，VCC单片机模块可接直流3.3V。

　　2系统软件设计

　　智伴系统使用STC89C52为处理器，对血压、脉搏、温度传感器的数据进行处理。对于血压的检测采用AD通道采样，检测信号分为两路信号。压力传感器的信号经过放大送到AD1，作为静态血压信号，经过电路的隔直后经过AD2作为脉搏波信号。采样的信号经模块处理最后得到舒张压和伸缩压。脉搏信息的采集，采用IBI算法[4]，根据采集的脉搏信号，通过ad模块转模成单片机可识别的数字信号，将数字信号再传回单片机。通过MLX90614实时检测人体的温度变化，并将采集的值传回单片机。检测到不正常的数据，通过GSM无线传输模块发信息给监护人手机。

　　3实验测试结果

　　本设计通过对硬件设计以及软件设计经过不断设计可以实现以下功能：(1)实现身体的体温、脉搏、血压进行准确的测量;(2)通过LED1602显示检测人体信息数据;(3)对于异常数据，通过GSM模块，发送信息到监护人手机上。本设计通过大量数据分析，考虑到身体日常活动可能造成数据异常，根据数据异常持续时间对报警进行分级对于五秒内的数据异常不报警，对于脉搏低于六十，体温低于35.5℃进行强报警。其他异常数据一分钟内多次检测，依旧异常将信息发送到监护人手机上。将体温传感器贴着皮肤，将脉搏传感器正面轻按在食指上，利用袖带，压力传感器采集人体血压。将各项数据显示在lcd1602显示屏上。为人体各传感器测量人体数据值。(其中H代表最舒张压压，L代表收缩压，27.5为手指温度，pluse代表脉搏一分钟65次)当数据异常持续时间长。

　　4总结与展望

　　在本次项目中我采用了现在stc89c52作为本次项目的核心，stc89c52功能强大处理速率快。也使用了比较先进的无触碰体温测量和血压模块，脉搏传感器及GSM远程传输模块。

　　对于人体进行数据检测，对于突发情况紧急短信通知监护人。本系统智能便捷，方便，实用。在现在疾病频发的时代，对于人体数据的监测能很大条件下改善人体健康。以后在医疗市场也会得到普遍的使用，实用价值高。同时通过本项目也让我学以致用，通过科技去改善人类的生活为社会发展做出自己的贡献。对于这个项目还有改进的地方，添加GPS对老人的位置进行定位，方便找到老人的位置，还有一键报警的功能，让老人遇到意外情况，紧急报警。配合GPS将老人的位置一同发送出去，保障老人的实时安全。

　　参考文献

　　[1]吴卿.基于STM32的健康监护系统的设计[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学,2016.

　　[2]邢丽华，高志鹏，吴茹石.基于SPEAr320和STM32的GLC设计[J].工业控制计算机，2014，27(1)：133-134，136.

　　[3]李娜,刘博涵.基于单片机的无线脉搏检测系统的设计[J].电子世界,2016(11).

　　[4]仝兆景,时俊岭,李月,等.基于无线通讯技术脉搏检测仪的设计与实现[J].计算机测量与控制,2017,25(1)： 242-244.

　　[5]孙旭东,张跃.基于AD8232和MLX90615的心电与体温测量系统设计[J].传感器与微系统,2014,33(9)：81-84.

　　[6]韩天.基于GSM无线远程通信的人体生理参数采集传输系统[D].长春：吉林大学,2011.

　　作者：翟雨佳，叶周宇，张琳，潘昊飞，凌应花