摘 要

本课题通过单片机技术和传感器的综合运用，实现对人体各类生理信息的实时检测。以51单片机位核心，结合模拟、数字技术，设计了一个人体健康实时监测系统。可以达到对人体体温、心率、步数的数据采集。本次设计的系统具有可穿戴，便携性强，且系统功耗低的优点，是集成的电子产品。

运动领域需要把参与运动者的重要生理信息进行及时、精准地检测和传输，并进行收集、处理，以便于运动者了解自己在运动过程中的身体状态，调节运动的强度。在现有的方案中，大多数的设备集成度不高，使用者有时需要佩戴多种设备进行运动，体验不是很好。一些设备由于需要保证其测量的精准度，还需要限制运动者的运动幅度，产生了一些限制。近些年高度集成的电子设备已经成为国内外的热点。本文所提出的设计方案，可以同时达到多项人体数据的检测功能，应用于学校、健身馆、体育比赛、日常生活等多种场景，方便用户了解他们的基本健康指标。

关键词：DS18B20 健康监测 心率

Design of Detecting System Based on Portable Health Indicators

Abstract

Through the comprehensive application of single-chip technology and sensors, this topic realizes real-time detection of various physiological information of human body. With a 51-bit single-chip core, combined with analog and digital technology, a real-time monitoring system for human health was designed.The system collects data through various sensors, transmits it to the MCU for processing, and finally displays it on the LCD screen to achieve real-time detection.

The sports field needs to detect and transmit the important physiological information of the participating athletes in a timely and accurate manner, and collect and process them so that the athletes can understand their physical state during the exercise and adjust the intensity of the exercise. In the existing solution, most of the devices are not highly integrated, and users sometimes need to wear a variety of devices to exercise, and the experience is not very good. Some devices have to limit the movement of the athletes due to the need to ensure the accuracy of their measurements, resulting in some limitations. The design proposed in this paper can simultaneously achieve multiple human body data detection functions, and can be applied to schools, gymnasiums, sports competitions, daily life and other scenarios to facilitate users to understand their basic health indicators and provide their health status. Timely understanding, at the same time, service and daily life after the exercise of their own health conditions to determine whether the exercise meets their physical conditions.

Key words: DS18B20; health monitoring; heart rate

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 课题的背景和课题目的 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 本课题的主要研究内容 3

1.4本章小结 4

第二章 系统总体方案设计 5

2.1 系统需求分析 5

2.2 系统概要设计 5

2.3 硬件的方案选择 6

2.3.1 控制系统的方案选择 6

2.3.2 电源模块的方案选择 7

2.3.3 按键模块的方案选择 7

2.3.4 显示模块的方案选择 7

2.3.5 脉搏测量模块的方案选择 8

2.3.6 温度测量模块的方案选择 9

2.3.7 计步测量模块的方案选择 10

2.4 整体系统的方案的选择 10

2.5 整体系统的方案的设计 11

2.6 本章小结 11

第三章 系统硬件设计 12

3.1 单片机最小系统 12

3.1.1单片机 12

3.1.2电源电路 13

3.1.3时钟电路 13

3.1.4复位电路 14

3.2 体温测量模块 14

3.3 心率测量模块 16

3.4计步器模块 17

3.5单片机 IO 口的资源分配 18

3.6 本章小结 19

第四章 系统软件设计 20

4.1系统总体设计构成 20

4.2各模块子程序设计 21

4.2.1. 显示模块 21

4.2.2. 温度检测模块 21

4.2.3 心率检测模块 22

4.2.4计步检测流程图 25

4.3小结 25

第五章 系统的调试与测试 26

5.1 系统调试 26

5.2 系统测试结果 26

5.3 本章小结 28

第六章 论文总结 29

参考文献 30

致谢 31

第一章 绪论

1.1 课题的背景和课题目的

过度的运动可能引起我们身体不适并且损害身体的健康。运动中人体生理数据是反映运动强度更准确和稳定的指标。运动时保持适当的体温、心脏速率是保证运动效果与运动安全性非常重要的一环。随着工作强度的增大，竞争的压力增大，等等原因，越来越多的人是住在自己的办公桌太久，生活的步伐正在加快。这些原因使得大多数人的亚健康状态。人们付出越来越多的精力在每日的运动锻炼上。这就增加了运动时，运动后对自身身体状况了解的需求。

随着电子技术在近几年的发展，大量能够测试健康的电子设备已经出现在市场上，如通常使用的电子血压计，电子温度计等。它们体积小、携带很方便、元器件也高度集成，易于使用。可以把及时的数据和反馈给用户，并且记录下来。在现有的方案中，大多数的设备集成度不高，功能单一，一类设备往往只能实现一个方面的功能，使用者有时需要佩戴多种设备进行运动，体验不是很好。一些设备由于需要保证其测量的精准度，还需要限制运动者的运动幅度，产生了一些限制。通过本课题的设计，目的是减轻运动者使用的负担，同时又能够全方面的了解自己的身体状况，因此，本课题要实现的目标是：方便用户了解他们的基本健康指标，为他们的健康状况提供及时的了解，同时服务于日常生活运动过后对自身健康情况的认知，以判断运动是否符合自身身体条件。

随着科学技术在慢慢进步，现代人们对健康的关注度也在不断提高，其思想观念和保健方式也随之变化，在日常生活中，人们需要随时监督自身的健康状况，对疾病进行主动预防，使得各种医学电子监测仪器应用而生。明确诊断患有疾病的病人能够对自身的病情随时掌握，并根据病情的变化情况，决定是否需要到医院复诊。此外，对于一些具有突发性和偶然性的疾病来讲，这些电子仪器也能瞬时捕捉到相关的生理信息。因此，我们可以看到，不管它是在国内还是国际化的世界，医疗康复和保健的重点是慢慢地从医院为重点的保健转变到一个个家庭为基础的社区或个人的卫生服务体系。在这种趋势下，去为以社区或是家庭为单位医疗系统设计一个人体生理信号检测系统，将是一件建设性的事情，并且这种应用于家庭医疗的检测系统应该是低功耗便携式的。

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