基于单片机的便携式人体健康指标检测系统设计

2026/4/27 23:35:00

本科毕业设计(论文)

P1.0-P1.7连接,图3-6即为显示电路。

LCDVCCVSSVDDVEERSRWRED0D1D2D3D4D5D6D7LM016LU139383736353433322122232425262728P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27P10/TP11/TP12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPX1X210113029RXDTXDALE/PPSENAT89C51RESETRDWR123456781312151431191891716 图3-6 显示电路

3.6 报警电路设计

报警电路由二极管与电阻相连,如需要报警则二极管发光,其中何时报警可以编写程序进行控制,本设计中报警电路与单片机P2.0管脚相连,图3-7即为报警电路。

VCCP2.0LED3.7 单片机最小系统

单片机最小系统应包括AT89C51单片机,晶振电路,复位电路这几部分。其中AT89C51单片机起核心控制作用,复位电路就好像电脑重启部分,当单片机因为程序运行出现跑飞的情况时,按下复位键便可以使单片机重新启动运行。晶振电路提供单片机运行的时钟频率,频率越高单片机运行速度越快,因此晶振电路起的作用非常重要[9]。如图3-8便是单机最小系统的电路原图。

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图3-7 报警电路

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U112345678C130pfR11MXTAL10ufVCCC2100R2RSTSW-PB10kR3AT89C519171630pfCAP13121514311918P10/TP11/TP12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPX1X2RESETRDWRRXDTXDALE/PPSEN10113029P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P2739383736353433322122232425262728

图3-8 单片机最小系统

3.8 电源电路设计

电源由两个AAA电池提供。电源透过L1,D1,U3形成PFM升压电路,R33

与C9作为升压后电压滤波作用。

具体工作方式:当3V电压从L1工流过给升压IC后,经升压从第3脚输出5V,Q4为开关管,在关机状态下,Q4不导通,C9,C11为滤波电容。当POWER键按下时Q4导通,输出一个5 V的电压给VCC,供电给其他设备[10]。 如图3-9所示:

D1330K3V104pfVinGNDL11Vout3470KRTC8550SVCCSM63682110uf47ufPortP0WER10K

图3-9 电源电路原理图

3.9 键盘电路设计

键盘是实现人机对话的设备,借助键盘可向系统设置参数,发出控制指令等。

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本系统中设置了4个按键,硬件连接图见图3-10所示: U139383736353433322122232425262728P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27P10/TP11/TP12P13P14P15P16P17INT1INT0AT89C51T1T0EA/VPX1X210113029RXDTXDALE/PPSENRESETRDWR123456781312151431191891716VCCRRRRSW-PBSW-PBSW-PBSW-PB

图3-10 键盘电路接线图

其中S1键是体温测量键,S2键为血压测量键,S3为脉搏测量键,S4键为结束键。因键盘数目很少,所以采用按键与单片机的I/O口线直接连线的方法连接。 3.10 USB通信电路

要实现数据的存储,需要将数据上传至上位机。下位机与上位机的传输方式有很多种,RS232接口是使用较早的一种通用接口电路,目前使用比较普遍。但是RS232与单片机之间需要电平转换芯,并且MAX232C标准最高传送速率为20kbitls。而USB接口是近年来迅速发展的接口标准,目前几乎所有的新型计算机的外设上都使用USB接口,它有数据传输速度快、连接简单、兼容性好等特点。考虑到USB接口的先进性以及目前使用的广泛性,本系统使用USB接口实现数据通信就完全可以满足系统的要求[11]。

CP2141是一种单芯片USB转UART的桥接器解决方案。该芯片包含一个USB2.0全速功能控制器EEPROM,缓冲器和带有调制解调器接口信号的异步串行数据总线。CP2101的UART接口包括TX(发送)和RX(接收)数据信号以及RTS, CTS,DSR,DTR,DCD和RI控制信号UART支持RTS/CTS,DSR/TR和X-On/X-Off握手。

本系统采用RS232转接口芯片CP2101实现与PC机的通讯,编程使用CYGNAL

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免费提供的器件驱动程序可以很容易地将CP2101用于实现一个有效的COM口。这样就大大简化了系统开发的时间以及成本,更重要的是这还是一款低压供电的芯片,可以实现低功耗。在程序中主要是对控制器进行参数设定,波特率设定,工作状态选定等[12]。

AT89C51有两个串行口,此处使用串行口1与CP2101连接,CP2101有一个集成的内部振荡器和USB收发器,所以无需其它外部电路组件。如图3-11所示:

12345678131215143119189171620U1P10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPX1X2RESETRDWRGNDAT89C51RXDTXDALE/PPSENVCCP00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P274039383736353433322122232425262728VRBGINVDDTXDGNDVBUSC1iufC24.7ufC310113029RXD0.1ufD+D-VBUSD-D+GNDUSB CONNECTORCP2101 图3-11 CP2101电路图

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