隨著人們生活水平的提高,，越來越多的人希望通過簡便的方式了解身體基本狀況,。因此人體生理監(jiān)護儀開始出現(xiàn)并呈不斷增多的趨勢,，已經(jīng)由過去的單一測試儀發(fā)展為現(xiàn)在的多參數(shù)監(jiān)護儀,。
在實際生活中,，生理參數(shù)監(jiān)測儀多是基于PC機平臺的多參數(shù)測量、價格昂貴,、體積龐大,、不便于移動。現(xiàn)在多數(shù)生理參數(shù)監(jiān)測儀無法準(zhǔn)確的實時測量人體運動時的生理參數(shù),，導(dǎo)致有些人特別是老年人運動強度過大,，對身體造成較大傷害。而教練員因無法準(zhǔn)確掌握運動員運動時生理參數(shù)變化,，而不能“因材施教”,，有針對性的制定訓(xùn)練方案，所以運動員訓(xùn)練方式都是大眾化訓(xùn)練,。綜上所述,，開發(fā)一種體積小、價格低,，基于嵌入式系統(tǒng)的便攜式生理參數(shù)監(jiān)測儀就具有重要的意義,。
1 便攜式生理參數(shù)監(jiān)測儀系統(tǒng)方案
本系統(tǒng)采用C8051F330作為該系統(tǒng)的單片機。系統(tǒng)整體硬件電路包括電源電路,，脈搏傳感器電路,，溫度傳感器電路，計步電路,，聲光報警電路和LED數(shù)碼管顯示電路等,，如圖1所示。
脈搏傳感器采用HK-2000A,，輔以電平拉高電路使輸出脈搏信號滿足單片機I／O口的輸入高低電平要求,，計數(shù)通過單片機外部中斷0,。溫度傳感器采用 DS18B20，傳感器使用Vcc供電,。計步模塊使用HA35DE,，傳感器采用Vcc供電，步伐計數(shù)通過單片機外部中斷1,，路程、卡路里等計算通過公式換算,。LED數(shù)碼管采用4位共陰極連體數(shù)碼管,，數(shù)碼管驅(qū)動芯片采用周立功公司的ZLG7289B；系統(tǒng)電源采用單電源3．3 V,。
2 便攜式生理參數(shù)監(jiān)測儀系統(tǒng)的硬件設(shè)計
2．1 脈搏與溫度測量電路設(shè)計
本系統(tǒng)采用壓力型集成脈搏傳感器HK-2000測量人體脈搏,，直接將脈搏信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字型脈沖信號輸出，其硬件電路如圖2(a)所示,。脈搏傳感器輸出的脈沖信號高電平為Vcc=-1．5 V,，不足以使單片機識別為邏輯高電平，采用分壓式電壓提升電路,，產(chǎn)生單片機可識別到脈沖信號,。
本系統(tǒng)采用DS18B20數(shù)字型溫度傳感器，測量結(jié)果輸出為2 Byte數(shù)字信號,，測量分辨率為0．1℃,。溫度測量硬件電路如圖2(b)所示。DS1-8B20采用Vcc=3．3 V供電,，使I／O線上不需要加強上拉,，在轉(zhuǎn)換期間能允許在單線總線上進行其他數(shù)據(jù)交換。
2．2 計步測量電路設(shè)計
本系統(tǒng)采用非電量電測法來實現(xiàn)檢測步數(shù),，當(dāng)人行走時,，腳、腿,、腰部,、手臂會產(chǎn)生相應(yīng)的加速度。通過腳的加速度對步數(shù)的檢測最準(zhǔn)確,，本設(shè)計要求攜帶方便,，故選擇利用腰部運動來檢測步數(shù)。人體運動示意如圖3所示,，行走過程中,，通過腰部上下的垂直運動，選取每次邁步時的加速度,，利用對加速度的峰值檢測得到行走的步數(shù),。
本系統(tǒng)采用3D加速度傳感器為核心來感應(yīng)人體運動，采用HA35DE計步模塊測量人體運動步數(shù)，計步測量的電路如圖4所示,。HA35DE采用Vcc=3．3 V供電,，2腳計步信號輸出為單步脈沖信號，連接到單片機外部中斷口,。
3 便攜式生理參數(shù)監(jiān)測儀系統(tǒng)軟件設(shè)計
3．1 總體軟件結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)采用C8051F020單片機進行處理分析,，設(shè)置相應(yīng)的生理參數(shù)閾值并對采集信號進行實時顯示，還可對超標(biāo)信號報警,，系統(tǒng)的軟件總體流程圖如圖5所示,。
3．2 脈搏與計步測量軟件設(shè)計
脈搏計數(shù)通過單片機外部中斷0來實現(xiàn)，外部中斷口0工作方式為上升沿觸發(fā)方式,。當(dāng)單片機檢測到有效脈沖時,，計數(shù)器加1，到達測量時間時,，判斷脈搏數(shù)是否超過閾值,，并判斷是否進行報警。其軟件流程圖如圖6所示,。
步伐計數(shù)通過單片機外部中斷1實現(xiàn),，外部中斷口1工作方式為上升沿觸發(fā)方式，當(dāng)單片機檢測到有效脈沖時,，計數(shù)器加1,。本系統(tǒng)的計步功能塊可實現(xiàn)運動步數(shù)測量，運動距離測量,，運動消耗的能量計算,，通過按鍵切換實現(xiàn)。計步測量流程圖如圖7所示,。
4 結(jié)束語
本系統(tǒng)所設(shè)計的便攜式生理參數(shù)監(jiān)測儀能檢測人的體表溫度,、脈搏、運動步數(shù),、消耗能量等參數(shù),，具有實時測量及顯示的功能，可將測得的數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值進行比較,，當(dāng)超過閾值時就進行聲光報警提醒,。本設(shè)計輕便小巧，適合居家,、鍛煉等使用,。