基于stm32的便攜式體檢儀

本科生畢業(yè)設計基于STM32的便攜式體檢儀PortablephysicalexaminationdevicebasedonSTM32學生姓名TOC\o"1-5"\h\z專 業(yè)學 號指導教師學 院二O一一年六月畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)許諾書本人許諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文）《基于STM32的便攜式體檢儀》，是認真學習明白得學校的《長春理工大學本科畢業(yè)設計（論文）工作條例》后，在教師的指導下，保質(zhì)保量獨立地完成了任務書中規(guī)定的內(nèi)容，不弄虛作假，不剽竊他人的工作內(nèi)容。本人在畢業(yè)設計（論文）中引用他人的觀點和研究功效，均在文中加以注釋或以參考文獻形式列出，對本文的研究工作做出重要奉獻的個人和集體均已在文中注明。在畢業(yè)設計（論文）中對侵犯任何方面知識產(chǎn)權的行為，由本人承擔相應的法律責任。本人完全了解學校關于保留、利用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：依照學校要求提交論文和相關材料的印刷本和電子版本；同意學校保留畢業(yè)設計（論文）的復印件和電子版本，許諾被查閱和借閱；學校能夠采納影印、縮印或其他復制手腕保留畢業(yè)設計（論文），能夠發(fā)布其中的全數(shù)或部份內(nèi)容。以上許諾的法律結果將完全由本人承擔！作者簽名：本文設計一個綜合功能的便攜式體檢儀，將身高測量、體重測量、體溫測量、血氧飽和度測量、血壓測量、肺活量測量、心電測量等多個功能集成一體。本便攜式體檢儀采納STM32為核心操縱模塊，該核心模塊包括STM32小系統(tǒng)，液晶屏觸摸電路，SD卡貯存電路，按鍵電路等經(jīng)常使用的面向用戶的模塊。通過各外圍測量電路測量各類生理參數(shù)。本便攜式體檢儀的設計要緊針對國內(nèi)的社區(qū)衛(wèi)生醫(yī)療體系不能配備完善的醫(yī)療檢測儀器的當前情形，通本體檢儀實現(xiàn)人體要緊生理指標的檢測，大大提升社區(qū)醫(yī)療的完善，讓社區(qū)醫(yī)療保險制度走向成熟，推動小康社會的建設。關鍵詞：便攜式體檢儀STM32社區(qū)醫(yī)療AbstractThispaperdesignsaportablephysicalexaminationdevicewithcomprehensivefunctions,theheight,weight,measurement,temperaturemeasurement,oxygensaturation,bloodpressuremeasurement,vitalcapacity,Ecgmeasurement,andmanyotherfunctionalintegration.ThisportablephysicalmedicaldeviceUSESSTM32asthecorecontrolmodule,thiscoremodulesincludingtheSTM32system,LCDtouchcircuit,SDcardstoragecircuit,keycircuitandothercommonlyusedmoduleforusers.Throughtheperipheralcircuitmeasurementsofphysiologicalparameters.Theportablephysicalmedicaldevicedesignismainlyaimedatthedomesticcommunityhealthsystemcannotbeequippedwithperfectmedicaltestinginstrumentofthecurrentsituation,throughthemedicalinstrumentfordetectinghumanbodymainphysiologicalindexes,greatlypromotedtheimprovementofthecommunityhealth,communitymedicalinsurancesystemtomature,tofacilitatetheconstructionofawell-offsociety.Keywords:Portablemedicaldevice;STM32;imageprocession摘要 錯誤!未定義書簽。Abstract 錯誤!未定義書簽目錄 錯誤!未定義書簽第1章緒論 錯誤!未定義書簽引言 錯誤!未定義書簽健康醫(yī)療現(xiàn)狀 錯誤!未定義書簽單片機 錯誤!未定義書簽概述 錯誤!未定義書簽單片機的應用領域 錯誤!未定義書簽STM32單片機微處置器 錯誤!未定義書簽。第2章便攜式體檢儀系統(tǒng)概述 錯誤!未定義書簽系統(tǒng)概述 錯誤!未定義書簽STM32F103VCT6芯片介紹 錯誤!未定義書簽。芯片特點與原理 錯誤!未定義書簽Cortex-M3核概述 錯誤!未定義書簽。CX20206A芯片介紹 錯誤!未定義書簽。超聲波模塊介紹 錯誤!未定義書簽AD590芯片介紹 錯誤!未定義書簽。MPX5010DP芯片介紹 錯誤!未定義書簽。第3章系統(tǒng)硬件設計 錯誤!未定義書簽身高模塊設計 錯誤!未定義書簽體重模塊設計 錯誤!未定義書簽體溫模塊設計設計 錯誤!未定義書簽血氧飽和度模塊設計 錯誤!未定義書簽肺活量模塊設計 錯誤!未定義書簽血壓模塊設計 錯誤!未定義書簽心電模塊設計 錯誤!未定義書簽第4章便攜式體檢儀軟件設計 錯誤!未定義書簽交互界面的設計 錯誤!未定義書簽用戶輸入交互 錯誤!未定義書簽其他功能模塊程序設計 錯誤!未定義書簽第5章實驗及總結 錯誤!未定義書簽實驗結果 錯誤!未定義書簽總結 錯誤!未定義書簽。參考文獻 錯誤!未定義書簽。致謝 錯誤!未定義書簽。第1章緒論引言我國正大力推動全面小康社會建設，社區(qū)衛(wèi)生醫(yī)療系統(tǒng)是其中的一個重點國外的社區(qū)醫(yī)療保險制度已經(jīng)相當做熟，我國的社區(qū)醫(yī)療體系還處于起步時期此刻的社區(qū)醫(yī)療現(xiàn)狀是：大病小病都往大醫(yī)院跑，因此大中醫(yī)院就要承擔大部份的醫(yī)療壓力。盡管政府推出的大力進展社區(qū)醫(yī)院政策，由于社區(qū)醫(yī)院的資金緊張不可能配備完善的醫(yī)療檢測儀器，因此便攜式醫(yī)療儀器的進展及在社區(qū)中推行利用顯得尤其重要。本文設計的一個便攜式體檢裝置，用以體檢人體的要緊就不生理指標，比如身高、體重、血壓等，輔助社區(qū)醫(yī)生的診斷。健康醫(yī)療現(xiàn)狀社會節(jié)拍的加速致使人們照顧小孩（尤其是嬰幼兒）、老人的時刻和精力都大為減少，而嬰幼兒患肺炎等一系列疾病都會在其體溫、呼吸頻率等指標上得以反映（醫(yī)學說明肺炎患者的呼吸頻率明顯異樣），老年疾病那么體此刻血壓等指標上。另外，現(xiàn)代社會的人對鍛煉軀體的重視程度不斷提高，愈來愈多的人加入到了運動的行列，而如何衡量自己鍛煉的質(zhì)量和鍛煉后的軀體狀況，這卻需要運動愛好者有自我保健意識，比如了解自己在訓練完畢一按時刻后，脈搏、呼吸頻率等體能指標是不是已恢復到正常狀態(tài)（正常情形下，運動終止后，在規(guī)定的數(shù)分鐘內(nèi)，心率和呼吸頻率等都應慢慢恢復）。上述兩方面的需求告知咱們，有必要設計一些簡單方便的醫(yī)療電子系統(tǒng)來輔助人們照顧嬰幼兒、老年人等群體，用于監(jiān)管這些弱勢群體的健康狀況，測量嬰幼兒的體溫及呼吸頻率，測量老年人的血壓;同時也用于輔助測量脈搏等與運動相關的體能指標，供運動愛好者監(jiān)管自己運動后的軀體狀態(tài)?？墒?，目前市場上類似的醫(yī)療電子產(chǎn)品多為單一功能系統(tǒng)，限制了應用范圍，而隨著“系統(tǒng)集成化”的進展趨勢一步步推動，只能實現(xiàn)上述單一功能的單一系統(tǒng)將慢慢被淘汰，設計出能實現(xiàn)綜合功能的系統(tǒng)那么是大勢所趨。單片機單片機是一種集成電路芯片，是采納超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處置能力的中央處置器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、按時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上組成的一個小而完善的微型運算機系統(tǒng)，在工業(yè)操縱領域的普遍應用。概述單片微型運算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微操縱器，經(jīng)常使用英文字母的縮寫MCU表示單片機，單片機又稱單片微操縱器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個運算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。單片機由運算器，操縱器，存儲器，輸入輸出設備組成，相當于一個微型的運算機（最小系統(tǒng)），和運算機相較，單片機缺少了外圍設備等。歸納的講：一塊芯片就成了一臺運算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價錢廉價、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習利用單片機是了解運算機原理與結構的最正確選擇。它最先是被用在工業(yè)操縱領域。由于單片機在工業(yè)操縱領域的普遍應用，單片機由僅有CPU的專用途理器芯片進展而來。最先的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個芯片中，使運算機系統(tǒng)更小，更易集成進復雜的而對體積要求嚴格的操縱設備當中。INTEL的8080是最先依照這種思想設計出的處置器，那時的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051,爾后在8051上進展出了MCS51系列單片機系統(tǒng)。因為簡單靠得住而性能不錯取得了專門大的好評。盡管2000年以后ARM已經(jīng)進展出了32位的主頻超過300M的高端單片機，直到此刻基于8051的單片機還在普遍的利用。在很多方面單片機比專用途理器更適合應用于嵌入式系統(tǒng)，因此它取得了普遍的應用。事實上單片機是世界上數(shù)量最多處置器，隨著單片機家族的進展壯大，單片機和專用途理器的進展便分道揚鑣。現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件有電子器件的產(chǎn)品中都會集成有單片機。電話、、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦和鼠標等電子產(chǎn)品中都含有單片機。汽車上一樣配備40多片單片機，復雜的工業(yè)操縱系統(tǒng)上乃至可能有數(shù)百片單片機在同時工作！單片機的數(shù)量不僅遠超過PC機和其他運算機的總和，乃至比人類的數(shù)量還要多。單片機的應用領域單片機滲透到咱們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各類儀表的操縱，運算機的網(wǎng)絡通信與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化進程的實時操縱和數(shù)據(jù)處置，普遍利用的各類智能IC卡，民用奢華轎車的平安保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的操縱，和程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動操縱領域的機械人、智能儀表、醫(yī)療器械和各類智能機械了。因此，單片機的學習、開發(fā)與應用將造就一批運算機應用與智能化操縱的科學家、工程師。單片機普遍應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化治理及進程操縱等領域，大致可分如下幾個范圍：智能儀器。單片機具有體積小、功耗低、操縱功能強、擴展靈活、微型化和利用方便等優(yōu)勢，普遍應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、電流、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采納單片機操縱使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采納電子或數(shù)字電路加倍壯大。例如周密的測量設備（電壓表、功率計，示波器，各類分析儀）。工業(yè)操縱。單片機具有體積小、操縱功能強、功耗低、環(huán)境適應能力強、擴展靈活和利用方便等優(yōu)勢，用單片性能夠組成形式多樣的操縱系統(tǒng)、數(shù)據(jù)搜集系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、信號檢測系統(tǒng)、無線感知系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、機械人等應用操縱系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化治理，電梯智能化操縱、各類報警系統(tǒng)，與運算機聯(lián)網(wǎng)組成二級操縱系統(tǒng)等。家用電器。家用電器普遍采納了單片機操縱，從電飯煲、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備和白色家電等。網(wǎng)絡和通信。現(xiàn)代的單片機普遍具有通信接口，能夠很方便地與運算機進行數(shù)據(jù)通信，為在運算機網(wǎng)絡和通信設備間的應用提供了極好的物質(zhì)條件，通信設備大體上都實現(xiàn)了單片機智能操縱，從電話，機、小型程控互換機、樓宇自動通信呼喚系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中到處可見的移動，集群移動通信，無線電對講機等。設備領域。單片機在醫(yī)用設備中的用途亦相當普遍，例如醫(yī)用呼吸機，各類分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設備及病床呼喚系統(tǒng)等等。模塊化系統(tǒng)。某些專用單片機設計用于實現(xiàn)特定功能，從而在各類電路中進行模塊化應用，而不要求利用人員了解其內(nèi)部結構。如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機的原理），就需要復雜的類似于運算機的原理。如：音樂信號以數(shù)字的形式存于存儲器中（類似于ROM）,由微操縱器讀出，轉化為模擬音樂電信號（類似于聲卡）。在大型電路中，這種模塊化應用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯誤率，也方便于改換。汽車電子。單片機在汽車電子中的應用超級普遍，例如汽車中的發(fā)動機操縱器，基于CAN總線的汽車發(fā)動機智能電子操縱器、GPS導航系統(tǒng)、abs防抱死系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、胎壓檢測等。另外，單片機在工商、金融、科研、教育、電力、通信、物流和國防航空航天等領域都有著十分普遍的用途。1.3.3STM32單片機STM32系列基于專為要求高性能、低本錢、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARMCortex-M3內(nèi)核。按性能分成兩個不同的系列：STM32F103“增強型”系列和STM32F101“大體型”系列。增強型系列時鐘頻率達到72MHz,是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；大體型時鐘頻率為36MHz，以16位產(chǎn)品的價錢取得比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是16位產(chǎn)品用戶的最正確選擇。兩個系列都內(nèi)置32K到128K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設接口的組合。時鐘頻率72MHz時，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品，相當于MHz。除新增的功能強化型外設接口外，STM32互連系列還提供與其它STM32微操縱器相同的標準接口，這種外設共用性提升了整個產(chǎn)品家族的應用靈活性，使開發(fā)人員能夠在多個設計中重復利用同一個軟件。新STM32的標準外設包括10個按時器、兩個12位1-Msample/s模數(shù)轉換器（交織模式下2-Msample/s）、兩個12位數(shù)模轉換器、兩個I2C接口、五個USART接口和三個SPI端口。新產(chǎn)品外設共有12條DMA通道，還有一個CRC計算單元，像其它STM32微操縱器一樣，支持96位唯一標識碼。新系列微操縱器還沿續(xù)了STM32產(chǎn)品家族的低電壓和節(jié)能兩大優(yōu)勢。到的工作電壓范圍兼容主流的電池技術，如鋰電池和鎳氫電池，封裝還設有一個電池工作模式專用引腳Vbat。以72MHz頻率從閃存執(zhí)行代碼，僅消耗27mA電流。低功耗模式共有四種，可將電流消耗降至兩微安。從低功耗模式快速啟動也一樣節(jié)省電能；啟動電路利用STM32內(nèi)部生成的8MHz信號，將微操縱器從停止模式喚醒歷時小于6微秒。第2章便攜式體檢儀系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述便攜式采納STM32為核心操縱模塊，該核心模塊包括STM32小系統(tǒng)，液晶屏觸摸電路，SD卡貯存電路，按鍵電路等經(jīng)常使用的面向用戶模塊。在STM32核心模塊周圍外接各類測量生理參數(shù)的電路，包括身高模塊、體重模塊、血壓模塊、體溫模塊、肺活量模塊、心電模塊、血氧飽和度模塊等。各模塊受STM32操縱獨立工作，互不阻礙。STM32操縱各個模塊測量生理信號，再通過內(nèi)部的AD采樣口對各模塊檢測的電信號進行搜集，并依照各個模塊的測量要求處置數(shù)據(jù)，把最后取得的生理指標數(shù)據(jù)顯示到液晶屏上并保留到SD卡中，以便以后復查或提供給醫(yī)生查看。STM32F103VCT6芯片介紹STM32F103VCT6屬于中等容量增強型STM32單片機，采納32位基于ARM核心的帶256K字節(jié)閃存的微操縱器，擁有USB,CAN,7個按時器，2個ADC,9個通信接口，普遍應用于各個行業(yè)。2.2.1芯片特點與原理STM32F103VCT6采納ARM32位Cortex-M3CPU內(nèi)核，最高工作頻率72MHz,MHz。單周期乘法和硬件除法。片上集成32-512KB的Flash存儲器。6-64KB的SRAM存儲器。采納的電源供電和I/O接口的驅動電壓。POR、PDR和可編程的電壓探測器（PVD）。4-16MHz的晶振。內(nèi)嵌出廠前調(diào)校的8MHzRC振蕩電路。內(nèi)部40kHz的RC振蕩電路。用于CPU時鐘的PLL。帶校準用于RTC的32kHz的晶振。系統(tǒng)具有3種低功耗模式：休眠，停止，待機模式。為RTC和備份寄放器供電的VBAT。片上具有串行調(diào)試（SWD）和JTAG接口。芯片集成12通道DMA操縱器。支持按時器，ADC，DAC，SPI，IIC和USART。芯片帶有2個12位的us級的A/D轉換器（16通道）（A/D測量范圍：V）具有雙采樣和維持能力。片上還集成了一個溫度傳感器。2通道12位D/A轉換器：STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE獨有。系統(tǒng)具有112個的快速I/O端口，所有的端口都能夠映射到16個外部中斷向量。除模擬輸入，所有的都能夠同意5V之內(nèi)的輸入。集成了11個按時器：4個16位按時器，每一個按時器有4個IC/OC/PWM或脈沖計數(shù)器。2個16位的6通道高級操縱按時器：最多6個通道可用于PWM輸出。2個看門狗按時器（獨立看門狗和窗口看門狗）。Systick按時器:24位倒計數(shù)器。2個16位大體按時器用于驅動DAC。集成多達13個通信接口：2個IIC接口（SMBus/PMBus）。5個USART接口（ISO7816接口，LIN，IrDA兼容，調(diào)試操縱）。3個SPI接口（18Mbit/s），兩個和IIS復用。CAN接口（）。USB全速接口。SDIO接口。芯片采納ECOPACK封裝形式。STM32F103VCT6芯片內(nèi)核如以下圖(圖2-1)：PUWtRWOLT.REG.3.3VTO1.3Vefi/D3GPDMAGUFERVISICN<3=>LftvBAr4PI6AG-PiOCtPiOC?cspioiPUWtRWOLT.REG.3.3VTO1.3Vefi/D3GPDMAGUFERVISICN<3=>LftvBAr4PI6AG-PiOCtPiOC?cspioiRX.TX.CHS.RTD,SniartCardasAFU^ART-=><=<==d<=AK&2AH&2APB：APBI]__To?e33JNO&C32CUTai143?b圖2-1STM32F103VCT6芯片內(nèi)核圖Cortex-M3核概述Cortex-M3采納了新型的單線調(diào)試(SingleWire)技術，專門拿出一個引腳來做調(diào)試，從而節(jié)約了大筆的調(diào)試工具費用。同時，Cortex-M3中還集成了大部份存儲器操縱器，如此工程師能夠直接在MCU外連接Flash，降低了設計難度和應用障礙。ARMCortex-M3處置器結合了多種沖破性技術，令芯片供給商提供超低費用的芯片，僅33000門的內(nèi)核性能可達MHz。該處置器還集成了許多緊耦合系統(tǒng)外設，令系統(tǒng)能知足下一代產(chǎn)品的操縱需求。ARM公司希望Cortex-M3核的推出,能幫忙單片機廠商。Cortex的優(yōu)勢應該在于低功耗、低本錢、高性能3者的結合。Cortex若是能做到合理的低功耗（確信要比Arm7&Arm9要低，但不大可能比430、PIC、AVR低）+合理的高性能（10?50MIPS是比較可能顯現(xiàn)的范圍）+適當?shù)牡捅惧X（1~5$應該可不能奇怪）。簡單的低本錢不大可能比典型的8位MCU低。關于已經(jīng)有8位MCU的廠商來講，比如Philips、Atmel、Freescale、Microchip還有ST和SiloconLab,不大可能用Cortex來打自己的8位MCU。關于沒有8位MCU的廠商來講，固然是另外一回事,但他們在國內(nèi)進行推行的實力在短時間內(nèi)還不夠。關于已經(jīng)有32位ARM的廠商來講，比如Philips>Atmel、ST，又不大可能用Cortex來打自己的Arm7/9，對他們來講，比較合理的定位把Cortex與Arm7/9錯開，即V40MIPS的性能+低于Arm7的價錢，固然功耗也會更低些；固然如此做的結果極可能是，斷了16位MCU的后路。關于仍然在推行16位MCU的廠商來講，比如Freescal、Microchip，處境比較為難，因為Cortex大體上能夠完全替代16位MCU。因此，以后的1?2年，來自新廠商的Cortex比較值得期待一包括國內(nèi)的供給商；關于已有32位ARM的廠商，情形比較有趣；關于16位MCU的廠商，反映比較成心思。CX20206A芯片介紹CX20206A是一款紅外檢波接收的專用芯片，經(jīng)常使用于電視機紅外遙控接收器。考慮到紅外遙控常采納的載波頻率為38kHz與測距超聲波頻率40kHz較為接近，能夠用它作為超聲波檢測電路。實驗證明，其具有很高的靈敏度和較強的抗干擾能力。當收到超聲波時產(chǎn)生一個下降沿，接到單片機的外部中斷上。當超聲波接收頭接收到40kHz方波信號時，將會將此信號通過CX20206A驅動放大送入單片機的外部中斷口。單片機在取得外部中斷的中斷請求后，會轉入外部中斷的中斷效勞程序進行處置，在身高測量工作中，能夠在中斷效勞程序進行判定測量出的距離，然后通過減法運算得出被測量者的身高。超聲波模塊介紹TCT40-2T和TCT40-2S是超聲波收發(fā)對，超聲波發(fā)射采納換能器TCT40-2T,超聲波接收部份是將反射波接收到超聲波接收換能器TCT40-2S，再進行轉換成電信號，并對此電信號進行放大、濾波、整型等處置，利用索尼公司生產(chǎn)的集成芯片CX20206處置回波信號，取得一個負脈沖送給處置器處置。AD590芯片介紹AD590是美國ANALOGDEVICES公司的單片集成兩頭感溫電流源，其輸出電流與絕對溫度成比例。在4V至30V電源電壓范圍內(nèi)，該器件可充當一個高阻抗、恒流調(diào)劑器，調(diào)劑系數(shù)為1pA/K。片內(nèi)薄膜電阻通過激光調(diào)整，可用于校準器件，使該器件在（25°C）時輸出pA電流。AD590適用于150°C以下、目前采納傳統(tǒng)電氣溫度傳感器的任何溫度檢測應用。低本錢的單芯片集成電路及無需支持電路的特點，使它成為許多溫度測量應用的一種很有吸引力的備選方案。應用AD590時，無需線性化電路、周密電壓放大器、電阻測量電路和冷結補償。除溫度測量外，還可用于分立器件的溫度補償或校正、與絕對溫度成比例的偏置、流速測量、液位檢測和風速測定等。AD590能夠裸片形式提供，適合受愛惜環(huán)境下的混合電路和快速溫度測量。AD590專門適合遠程檢測應用。它提供高阻抗電流輸出，對長線路上的壓降不靈敏。任何絕緣良好的雙絞線都適用，與接收電路的距離可達到數(shù)百英尺。這種輸出特性還便于AD590實現(xiàn)多路復用：輸出電流能夠通過一個CMOS多路復用器切換，或電源電壓能夠通過一個邏輯門輸出切換MPX5010DP芯片介紹MPX5010DP是0至10kPa內(nèi)置硅壓力傳感器、溫度補償和校準。該傳感器集先進的維機械、薄膜金屬化和雙極性工藝于一身，可提供與所施壓力成正比、精準的高電平模擬輸出信號。芯片0°C到85°C范圍內(nèi)的最大誤差率為％,適用于基于微處置器或微操縱器的系統(tǒng)，采納耐用型環(huán)氧材料單片式器件或塑料標貼封裝，溫度補償范圍為40C到+125C。第3章系統(tǒng)硬件設計體檢箱采納STM32為核心操縱模塊，該核心模塊包括STM32小系統(tǒng)，液晶屏觸摸電路，SD卡貯存電路，按鍵電路等經(jīng)常使用的面向用戶的模塊。在STM32核心模塊周圍外接各類測量生理參數(shù)的電路，包括身高模塊、體重模塊、血壓模塊、體溫模塊、肺活量模塊、心電模塊、血氧飽和度模塊等。各模塊受STM32操縱獨立工作，互不阻礙。STM32操縱各個模塊測量生理信號，再通過內(nèi)部的AD采樣口對各模塊檢測取得的電信號進行搜集，并依照各個模塊的測量要求處置數(shù)據(jù)，把最后取得的生理指標數(shù)據(jù)顯示到液晶屏上并保留到SD卡中，以便以后復查或提供給醫(yī)生查看。系統(tǒng)框圖如下(圖3-1所示)：身高模塊設計身高模塊采納超聲波回波法測量身高。將超聲波收發(fā)探討固定于距離地面2m的高度，依照超聲波測距的原理測得反射超聲波的阻擋的距離，假設忽略超聲波探頭間的距離再通過2m減去此距離即可取得人的身高。超聲發(fā)射采納換能器TCT40-2T,由STM32發(fā)生40kHz的方波。由于端口輸出功率不夠，40kHz方波脈沖信號分成兩路，送給一個由74HC04組成的推免式電路進行功率放大，以便式發(fā)射距離足夠遠，知足測量距離的要求，最后發(fā)送給超聲波發(fā)射換能器TCT40-2T以聲波的形式發(fā)射到空氣中。超聲波接收部份是將反射波接收到超聲波換能器TCT40-2S，再進行轉換變成電信號，并對此電信號進行放大、濾波、整型等處置，那個地址利用了索尼公司生產(chǎn)的集成芯片CX20206處置回波信號，取得一個負脈沖送給STM32外部中斷引腳，以產(chǎn)生一個中斷。通過計算發(fā)射和同意回的信號的時候差經(jīng)計算可取得身高數(shù)據(jù)。體重模塊設計體重模塊采納四個電阻應變片組成全橋臂電路，人體壓力假設壓在電阻應變片上那么會使其產(chǎn)生形變，再加上電源，依照在之上的壓力大小會產(chǎn)生相應的電壓，再通過放大濾波處置即可取得體重壓力信號。在測重臺的四個角上放上四片電阻應變片，其中對角兩個是受壓力電阻上升的，另外兩個是受壓力電阻下降型的，如此使四個電阻應變片組成全臂電橋，再經(jīng)并聯(lián)零位補償，使橋臂電阻達到平穩(wěn)。橋路輸出通過差模放大以后再通過電壓跟從得出輸出結果，送到STM32模塊。體溫模塊設計設計體溫模塊。體溫測量采納AD590傳感器。AD590是AD公司生產(chǎn)的電流輸出型集成溫度傳感器代表的產(chǎn)品，它利用PN結正向電流與溫度的關系的原理制成。當溫度為零度時，即熱力學溫度為時流出AD590的電流為，在10K電阻上產(chǎn)生電壓為。依照傳感器輸出與溫度的關系可得溫度值為T。如公式3-1。T=Ux100-27.15（公式3-1）血氧飽和度模塊設計血氧飽和度模塊原理是，人體動脈的搏動能夠造成測試部位血液容量的波動，從而引發(fā)光吸收量的轉變，當透光區(qū)域動脈血管搏動時，動脈血液對光的吸收量將隨之轉變，稱為動脈分量或交流量（AC）;而皮膚、肌肉、骨骼和靜脈血等其他組織對光的吸收是恒定不變的，稱為直流量（DC）。脈搏式血氧飽和度測量技術確實是利用那個特點，通過檢查血液容量波動引發(fā)的光吸收量轉變，排除非血液組織的阻礙，求得血氧飽和度。由于光途徑長度等轉變屬于未知量，因此采納兩束不同波長的光作為入射光別離照射被測區(qū)域，即雙光束法。雙波長法測量脈搏式血氧飽和度的線性體會公式為（如公式3-2）：Cd，廠I久/I久SpO二A,Bx—AC——DC—2 I久2/久2ACDC（公式3-2）其中A、B是體會常數(shù)，能夠通過定標確信。為了減少組織對測量精度的阻礙，選擇光波波長時，要求氧合血紅蛋白HbO2和原血紅蛋白Hb對該波長的吸光系數(shù)要大于非血液組織對它的吸光系數(shù)，但不要太大使透過部份難于檢測。依照入射光波長和吸收系數(shù)之間的關系，最終選取650mm和940mm這兩個波長。本裝置采納兩路發(fā)光管交替發(fā)光搜集脈波信號，利用硅光電池同意信號。再通過放大濾波處置傳輸給STM32。肺活量模塊設計人體呼出的氣流通過載流裝置形成差壓，接入MPX5010DP產(chǎn)生電壓信號,將電壓信號進行放大（10倍左右）和?8Hz的帶通濾波處置，即可取得與瞬時流量相對的電壓，送到STM32進行采樣好，再在程序里對流速進行積分即可取得肺活量值。血壓模塊設計血壓模塊采納測振發(fā)測量。利用STM32操縱電機打氣，再操縱泄氣閥將袖袋內(nèi)的氣體慢慢放掉，用壓力傳感器檢出袖帶內(nèi)的壓力和微弱的脈搏振蕩信號，再通過放大電路放大，送人A/D轉換器，通過STM32處置取得收縮壓和舒張壓。其中壓力傳感器選擇GXP5050。MPX5050GP是Motorala公司生產(chǎn)的一款采納離子注入工藝生產(chǎn)的壓力傳感器，其壓敏電阻元件是利用離子注入工藝光刻在單個硅膜片上，同時采納運算機操縱的激光修正技術和溫度補償技術，使得MPX5050G壓力傳感器精度極高，具有普遍的應用范圍。MPX5050G的輸出直接一路接A/D采樣取得血壓值，另一路經(jīng)RC網(wǎng)絡及放大取得心臟收縮信號送另一路A/D。心臟收縮信號隨著袖帶壓力的減小先減小再增大。咱們設置一個閥值，在閥值處測量那時袖帶內(nèi)壓力即為血壓。如以下圖（圖圖3-2脈搏波的幅度轉變心電模塊設計心電模塊由電極搜集到心電信號，先通過前置放大，將微弱的心電信號高保真放大，再通太低通濾波、高通濾波器及50Hz帶阻濾波除干擾，最后進行A/D轉換。如以下圖（圖3-4）：理論上，人體任意兩點之間都存在心電引發(fā)的電位差，兩個電極即可實現(xiàn)心電測量?？墒牵鸭碾娦盘栠M程中，必需設法排除或降低來自交流市電共模電壓的干擾，工程上經(jīng)常使用“右腳驅動”的方式來排除，因此那個地址咱們利用3個電極來提取心電信號，即左右手和右腳。前置放大電路采納差分方式輸入，形成差模信號為了提高精度，利用高精度儀表放大器AD620作為心電的前置放大器的運放。前置放大電路由輸入跟從、儀用放大器、右腿浮地驅動等3部份組成濾波電路中，低通濾波器采納歸一化設計的BUTTERWORTH四階低通濾波,截止頻率fh為100Hz。高通電路中由于噪聲要緊集中于?2Hz，為了盡可能在不阻礙心電信號的情形下盡可能多的濾除干擾，選擇截止頻率fl為。50Hz陷波電路中采納“雙T帶阻濾波”電路來濾除工頻干擾。通過陷波器后的心電信號是雙極性，由于系統(tǒng)中的A/D芯片只能量化單極性信號，因此必需利用電平提升電路把雙極性信號轉化為單極性信號。第4章便攜式體檢儀軟件設計對便攜式體檢儀的軟件設計要緊分3個部份進行。別離是交互界面設計、用戶輸入交互設計、各個功能模塊的驅動和功能設計。交互界面的設計交互界面由底層顯示驅動、界面跳轉、利用提示幫忙等部份組成。程序設計時由底層顯示驅動構建出字符顯示函數(shù)，通過字符顯示函數(shù)顯示ASCII碼表字符。在字符顯示函數(shù)基礎上構建字符串顯示函數(shù)，浮點數(shù)顯示函數(shù)。將要顯示的界面編寫成相關功能模塊，在又外部事件觸發(fā)后挪用相應界面，以實現(xiàn)界面的動態(tài)交互。在本設計中，要緊設計了歡迎界面、功能選擇界面和各個參數(shù)測量時的工作界面。在界面中加入了人性化的提示功能，用戶能夠通過在提示的指引下順利完成對用戶體檢進行的進程，利用十分簡便。用戶輸入交互用戶鍵盤采納了矩陣式鍵盤，在程序設計時候通過矩陣掃描實現(xiàn)按鍵信息的錄入。將錄入的按鍵信息傳人相關處置函數(shù)，由處置函數(shù)依照按鍵信息處置結果，進行相關界面切換和進行各個功能模塊的工作的選擇。本設計中，采納按時器作為矩陣鍵盤功能的基礎，通過掃描搜集按鍵信息，通過延時消抖處置得出確切的按鍵信息，再將按鍵信息編碼傳入公共變量。由界面交互函數(shù)檢測有按鍵錄入即依照按鍵錄入編碼值進行功能模塊挪用，切換界面顯示，切換顯示提示。其他功能模塊程序設計身高功能模塊:程序設計中將按時器按時周期設置成為125us產(chǎn)生80kHz為周期的中斷信號，當進入中斷后，將超聲波操縱器輸出電平標記值取反。在超聲波發(fā)射使能后就將標記值傳輸?shù)匠暡ǘ丝?，讓超聲波端口產(chǎn)生40kHz的超聲波信號，在發(fā)射禁能后輸出低電平，中止超聲波信號發(fā)射。在模塊工作時先使能超聲波發(fā)送，并記下發(fā)送時刻，當接收到超聲波中斷跋文下接收時刻，將兩個時刻相減得出傳輸時刻，通過計算取得測量的身高。體重模塊：通過A/D采樣電阻應變片經(jīng)差模放大器測出的值，在通過基準值計算出體重測量的結果。體溫模塊：體溫的測量直接通過將AD590取得的電壓信號進行A/D采樣后取得體溫的溫度值，通過計算后修正取得準確的體溫值。血氧飽和度模塊：血氧飽和度測試程序，先使能650nm光波模塊工作，A/D采樣取得的硅光電池信號值。再使能940nm光模塊工作，測量出相應硅光電池信號值。通過計算取得血氧飽和度。肺活量模塊：肺活量測量進程中將MPX5010DP測試的信號進行濾波處置后進行積分運算，通進程序計算出結果即是肺活量值。血壓模塊：血壓測量功能啟動后，程序操縱電機工作進行打氣，然后緩慢放氣，同時檢測GXP550傳輸信號，依次測得血液的收縮壓和舒張壓。心電模塊：通過將測得的信號進行實時采納記錄，并移送顯示得出心電圖，通進程序操縱實時采樣保證心電圖準確。第5章實驗及總結實驗結果在程序操縱下進入功能選擇界面（如以下圖5-1）itmt歡辿進行身體健康體檢【1】【2】[31[41【第5章實驗及總結實驗結果在程序操縱下進入功能選擇界面（如以下圖5-1）itmt歡辿進行身體健康體檢【1】【2】[31[41【5】【6】[71【8】[91身高測試結果，體重測試結果：體溫測試結果；血氧測試結果：肺活量測試結果：血壓測試貂果：心電測試結果；清除測量結果量量量量量量量測測測測測測測未未未未未未未保存當前測量數(shù)據(jù)???9C-開*興*卄*興”*”****”*圖5-1功能選擇界面通過測試后取得測量數(shù)據(jù)（如以下圖5-2）：*歡迎進行身體健康體檢[11【2】【3】[41【5】[61[71[81[91身高測試結果：體重測試結果：體溫測試結果：血氧測