单片机的智伴系统的设计

翟雨佳，叶周宇，张琳，潘昊飞，凌应花

（安徽新华学院信息工程学院，安徽合肥,230088）

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。其硬件构造图1如下。

图1 智伴系统硬件构造图

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ASDX 001数字压力传感器。ASDX 001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。

1.6 GSM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DC 5V以保证稳定性，SIM900A GND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。如图2所示为SIM900a连接图。

图2 SIM900a与单片机连接图

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。图3系统总体设计流程图。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。

图3 系统总体设计程序流程图

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。图4所示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，监护人手机接收到的信息如图5所示。

图4 人体各项数据值

图5 短信接收传感器数据信息

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。