文档介绍：基于单片机的便携式多功能实时生理参数监测仪
作者:江苏大学电气信息工程学院朱伟杨成雷霆钧高平

日期:2006-05-01 00:00:00
便携式多功能实时生理参数监测仪是一种可对跑步者跑步时的各种生理参数进
行实时监测的仪器,该仪器以凌阳单片机为核心,配以 DS18B20 温度传感器、
ZD-3 微振动传感器、HK-2000 脉搏传感器及 LCD 显示电路,使得该仪器具有实
时监测参数并显示出来的功能
随着不断提高和完善,健康已成了人们关注
的焦点和追求的目标。参加锻炼无疑是保持健康的最佳方法,但很多人急于求成,
往往适得其反,达不到锻炼的效果,甚至可能对身体造成一定程度的伤害。目前
市场上只有单纯的跑步计步器,不能同时监测人体生理参数并实时显示,反馈给
锻炼者。本文设计的基于凌阳单片机的便携式多功能实时生理参数监测仪可将二
者结合起来,并增加了 MP3 功能,使锻炼者在锻炼的同时还可以听音乐,放松心
情,从而达到提高锻炼质量的效果。
系统硬件设计
系统以单片机为核心,配置以各种集成传感器,使系统体积变的小巧。由于采用
了微型封装的集成电路芯片,使连线变短,减少了通信接口的个数,从而提高了
整机工作的可靠性。系统硬件结构框图如图 1 所示。

图 1 系统硬件结构框图
SPCE061A 单片机
SPCE061A 单片机内部集成了模/数转换器(ADC)、数/模转换器(DAC)、32KB FLASH
和 2KB SRAM 以及液晶驱动器。利用该单片机作为处理芯片,使得模、数信号之
间的转换、液晶驱动可以通过软件来实现,避免了外界信号的干扰,提高了系统
的稳定性及抗干扰能力。
SPCE061A 最小系统
SPCE061A 最小系统当中,包括 SPCE061A 芯片外围的基本模块,有晶振输入模块
(OSC)、锁相环外围电路(PLL)、复位电路(RESET)、指示灯(LED)等,如
图 2 所示。

图 2 SPCE061A 最小系统
SPCE061A 的内核供电为 ,而 I/O 端口可接也可以接 5V,所以在电源
模块(61 板上)中有一个端口电平选择跳线,如图 3 中的 J5,图3为61板上的
电源模块图。
图 3 SPCE061A 电源模块
DS18B20 温度传感器
DS18B20 温度传感器用 12 位存储温度值,理论精度可达到 ℃,能实时、精
确地检测到人体温度的变化,可通过单片机在液晶显示器上显示,避免了电压或
电流等模拟信号再转换为数字信号的过程,从而提高了系统的抗干扰能力和精
度。
DS18B20 的一线工作协议流程是:初始化→ROM 操作指令→存储器操作指令→数
据传输。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序。
DS18B20 与单片机的典型接口设计
可以采用外接电源与寄生电源供电(就是供电电源从数据线上得到),寄生电源
如图 4 所示。

图 4 寄生电源供电
ZD-3 微振动传感器
ZD-3 微振动传感器是一种有源的高灵敏度微功耗振动检测器件,以正弦波形式
输出,可利用74LS14 施密特触发器将其转换成脉冲波,输入单片机检测高电平,
能实时