生命体征监测仪是医院不行短少的重要设备，它实时、接连、长期地监测患者的重要医学生理参数，并将取得的数据传送给医护人员，以供医护人员进行剖析，使得医护人员能够对患者当时的状况做出正确判别，然后做出正确的处理。便携式生命体征监测仪选用随身式规划，小型简便，能实时地进行人体多生理参数的监护，最适合于户外及家中，并可用于一般医院作为个人生命参数监护设备。
本文将该规划划分为若干个模块，分块完结各生理参数的丈量及处理。选用不同的传感器
对各生理参数进行收集，以单片机为操控中心，编程完结对输入信号的处理和输出信号的操控。
1 体系全体规划
1.1 硬件体系规划
体系全体结构框图如图1所示。本规划以AVR单片机ATmega16为操控中心，经过温度传感器、硅光电池、压力传感器、加速度传感器取得人体温度、脉息、血压及跑步者的步数状况，再由单片机实时核算丈量值并将成果送至液晶显现器显现，当丈量值超越设定的阈值时，触发声响报警。体系设有键盘、人工复位电路。
1.2 软件体系规划
软件选用模块化规划办法，由主程序及参数丈量、液晶显现、和键盘处理等若干子程序组成。体系主程序流程图如图2所示，体系上电后首要初始化，然后进行各参数的测定、判别过量报警及显现等操作。
2 各模块规划
2.1 温度检测模块
选用数字温度传感器DS18B20，其长处是供给12位温度读数，从单片机到DS18B20仅需一条数据线。DS18B20的丈量规模从-55℃到+125℃，增量值为0.5℃，可在1 s内把温度改换成数字。
完结温度转化经过3个进程：1)每一次读写之前都要对DS18B20进行初始化操作;2)初始化成功后发越过ROM指令;3)终究发送温度转化RAM指令。这样等转化完结后将所测温度值送入缓冲区以供LCD显现，若温度值超越预设阈值，则触发报警提示。
2.2 脉息检测模块
运用指套式光电传感器，换能元件选用硅光电池，因为心脏的跳动，引起手指尖的微血管的体积产生相应的改变，当光经过手指尖射到硅光电池上时，产生光电效应，南北极之间产生电压因为指尖的微血管内的血液跟着心脏的跳动产生相应于脉息的容积改变，因而使光透过指尖射到硅光电池时也产生相应的强度改变，这样就把人体的脉息转化为相应的电信号。结构如图3所示。
光电脉息检测电路共分为5个部分，由光发射电路、光电转化电路、一级扩大电路、二阶低通扩大电路和波形整形电路等五部分组成，全体电路如图4所示。
光发射电路选用了常见恒流源电路，经过稳压管保证流过LED的电流为稳定值。光电转化电路选用硅光电池，将光信号转化为电压信号。一级扩大电路对弱小信号进行扩大，扩大约20倍，为了不影响有用信号又能滤掉50 Hz搅扰，将频率截止到31Hz。按人体脉息最高跳动次数240次/min核算，依据归一化法规划低通扩大器，抱负扩大倍数为-22.7倍。高频转机频率为14 Hz，低频特性满意条件，不影响有用信号。波形整形电路是一个电压比较器，该比较器的阀值电压可调理在脉息波的幅值规模内。终究得到的信号为方波方法，送入单片机守时/计数器中计数，然后核算出脉息数。
2.3 血压检测模块
本规划中的血压丈量选用示波法。因为心搏的血液动力学效果，在气袖压力大将堆叠于心搏同步的压力动摇，即脉息波。示波法血压丈量便是依据脉息波振幅与气袖压力之间的联系来估量血压的。与脉息波最大值对应的是均匀压，收缩压和舒张压别离以对应脉息波最大振幅的份额来确认。
该模块要完结信号的收集、处理和显现等功能，最首要的部分是传感器电路。
1)传感器电路
传感器电路首要包含传感器、扩大电路部分和带通滤波电路，其电路原理图如图5所示。袖套经过气管连接到压力传感器MPX2050上，MPX2050将压力线性地转化为模仿电压信号。模仿信号经过仪用扩大器AD620进行榜首级扩大，扩大后的模仿电压信号经过%&&&&&%将直流参量和沟通别离。直流参量连接到ATmega16的模数转化通道ADC3口上，其丈量的是袖套中的均匀压力;沟通参量经过OPA2277组成的带通滤波电路。沟通参量得到足够大的扩大增益而且有用减小噪声搅扰。扩大后的沟通信号再接入一个沟通耦合电路。经过处理的信号连接到ATmega16的模数转化通道ADC2口上，用于丈量脉息波的振幅。
2)血压检测软件规划
血压丈量操控按键按下后，发动血压丈量进程，袖袋开端充气。在袖袋充气进程中，假如用户感到不舒服或许有激烈的疼痛感，则能够再次按下血压测控按键中止气泵，袖袋快速放气，然后完毕丈量。这首要是为了保证用户在运用设备时的安全。假如袖袋充气进程正常，则袖袋内的压力将继续添加，直至160 mmHg。到达160 mmHg后，气泵将中止，袖袋内的气体将渐渐被放出。在此进程中，用户也能够按下血压测控按键，抛弃本次丈量。一旦单片机检测到舒张压和收缩压后，将翻开气阀，使袖袋悉数放气，完结一次丈量进程，并将成果送缓冲区，以便在LCD上进行显现，若丈量值超越预设阈值，则触发报警提示。
2.4 计步器模块
要完结检测步数首要要对人走路的姿势有必定了解。人体行走时腰部有上下的笔直运动，每步开端时会有一个比较大的加速度，运用对加速度的峰值检测能够得到行走的步
数。人体行走时腰部笔直加速度曲线中有多少个峰值，即代表行走了多少步。
1)加速度传感器
依据材料显现，人行走的笔直加速度在±1g之间(1g为9.8 m/s即重力加速度)，考虑到还有重力加速度的影响，可挑选丈量规模在+2g之间的加速度传感器ADXL202来完结计步器。ADXL202输出如图6所示占空比(T1/T2)与加速度成必定份额的数字信号，因而信号能够直接用单片机的计数器来丈量，无需AD转化电路或是其他特别电路。
占空比=T1/T2。一般状况下，0g(即加速度为零)时的占空比为50%，1g时的占空比为12.5%，则A(g)=(T1/T2-0.5)/0.125。考虑到咱们的终究意图是检测加速度的峰值个数，而对加速度的详细值终究是多少并不关怀，T1完全能够反响加速度的改变趋势，因而挑选对T1进行丈量和检测峰值即可得到咱们所需的步数。
T1的丈量可运用单片机的中止和计数器来完结，峰值的检测经过门限判别完结。挑选2个门限A和B，当数据大于门限B而且接下来改变小于门限A时判为一步，这样能够有用地扫除搅扰影响。将判别成果经过单片机计数即得跑步步数，再乘以步长，即可得到行走间隔和速度。
运用人体能量消耗量与某些生理目标之间的相关性，树立数学模型得到猜测公式，即可猜测能量消耗量。体系依据性别、体重、身高、年纪等生理目标，选用Harris—Bene dict猜测公式核算能量损耗，核算方程如式(1)所示。
式中：BEE——根底能量消耗，J;W——体重，kg;H——身高，cm;A——年纪，岁;
2)计步器软件
计步器丈量操控按键按下后开端丈量步数，由传感器将信号送入单片机进行核算并运用双门限判别峰值，计数得到所测步数，测控按键再次按下时，将两时刻点之间所测得的步数送至缓冲区，以供LCD显现。
2.5 外围电路
液晶显现模块选用点阵字符液晶显现模块HD44780，CVAVR中对这种模块供给了一些根本的LCD使用接口函数，调用简略便利。键盘模块共有3个按键，其间S1为复位按键，S2为血压丈量操控按键，S3为计步器操控按键。报警模块选用蜂鸣器，当所测生理参数超越预先设定的阈值时，发动报警程序，蜂鸣器发声报警。
3 定论
本文规划的根据单片机的便携式生命体征检测仪选用模块化规划，共分为温度检测、脉息检测、血压检测和计步器等四个模块，各模块所测生理参数送至单片机后进行信号的处理、显现与报警提示等。该体系可实时监测运动者的体温、血压改变、脉息跳动状况，记载跑步者的步数等。选用人机对话、语音提示等方法完结液晶显现、报警提示等功能。具有操作简略、功耗低、人性化及便利带着等特色。
