便携式生命体征动态监测仪设计-应用电子技术教育毕业论文.doc

天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计专 业： 应用电子技术教育 班级学号： 应 电1114-33 学生姓名： 苑海云 指导教师： 刘新月 讲师 二一六年六月天津职业技术师范大学本科生毕业设计便携式生命体征动态监测仪设计The Dynamic Monitor Vital Signs Design of Portable 专业班级： 应电1114学生姓名： 苑海云指导教师： 刘新月 讲师学 院： 电子工程学院2016 年 6 月摘 要中国经济的迅速发展很快将成为世界的领头羊，但是现在面临着一个非常严重的问题。通常，65岁以上的人口比率超过总人口的7%，就被称为“老龄化社会”。根据环球资源网的数据表明，中国早在2005年就达到了7.6%；中国将在2024年至2026年前后进入老龄社会。比如老人一旦遇到一些问题常常不能及时被发现，得不到救助，到最后造成令人遗憾和不可挽回的后果，也因此会给社会和家庭带来一些沉重的负担。所以对老年人的身体状况及生命体征的检测成为亟待解决的社会问题，也是我们作为子女所期望的事情。就以上问题提出了利用各种生命体征传感器检测人体的数据，然后通过nRF905无线方式（或者蓝牙方式）进行数据传输，再通过单片机进行数据处理，最后以简便的方式让监护人可以随时观测老人的身体状况和健康情况。 然后设计了便携式生命体征动态监测仪的方案，讨论了相关的硬件搭建和软件的设计。重点做了以下研究：便携式生命体征动态监测仪监护系统的总体结构设计；12系列单片机控制的基本原理和设计方法。其中硬件上完成了用户端数据采集电路、无线发送和接收电路、报警电路、nRF905 射频收发电路（或者蓝牙模块）、时钟电路、微处理器控制电路等的设计及上位机的功能架构设计；软件上阐明了主控制器各功能模块的实现过程，C语言程序设计方法，编写了数据接收和存储转发、数据定时发送、报警功能模块程序。关键词： 便携式；无线监护；单片机；老人监护ABSTRACTThe rapid development of Chinas economy will soon become the world leader, but it has a very serious problem. Infact, the population of 7% of people have 65 years old or more, which is called aging society. According to the global sources website data of China showed that in 2005 the population of people who are above 65 years old was 7.6% of the total population. From 2024 to 2026, China people will be at the aging society.Such challenge of aging society will cause old people not to get help and relief from children in time hence at the end they will get sad and irreversible consequences, and therefore will cause heavy burden to family and society at large. Therefore for the elderly health status and vital signs of detection, it has become a social problem to be solved by children as young generation which seems to be our desired things.The above problem is proposed to be solved in this paper by using a variety of vital signs data from sensors to detect the human body, and then by nRF905 wireless communication (or Bluetooth), data transmission and data processing by one chip. Thereafter the guardian can observe the health of the old mans physical conditions to see if it is good or not .The proposed the design system of the portable dynamic monitor vital signs deal with the construction of the related hardware and software design.In our proposed system we made and discuss the following things namely; the general structure of the portable dynamic monitor vital signs monitoring system design, Basic principle and design method of 51 series single-chip microcomputer control.C language program design,hardware design for the client data acquisition circuit, wireless transmitter and receiver circuit, alarm circuit, nRF905 RF transceiver circuit (or blue tooth module), the clock circuit, microprocessor control circuit design and the function of upper machine architecture design.Furthermore we presented Software design which illustrates the main controller which is the process of realization of each function module, the C language program design method, write the programs and download in the transmitter module as well as receiver module.Key Words：Portable;Wireless monitoring;NRF905;Single chip microcomputer; The old man care目 录1 引言11.1 课题研究的目的和意义11.2 监护系统的发展和现状21.3 无线通信技术的应用22 方案论述42.1 单片机选择42.1.1 性能价格比较优异42.1.2 集成度高，体积小可靠性高42.1.3 控制功能强52.1.4 低功耗52.1.5 系统扩展和配置规范52.2 传感器选择52.3 显示部分选择52.4 无线传输部分63 便携式生命体征动态监测设计总体架构73.1 总体构架73.2 单片机控制器83.3 心率传感器93.4 体温传感器103.5 步数传感器113.6 无线传输nRF905传输模块113.6.1 低功耗123.6.2 DR信号133.6.3 自动重发133.6.4 低功耗接收模式133.6.5 地址匹配133.7紧急报警电路143.8 液晶12864接收显示144 软件程序设计164.1系统程序简介165 结论19参考文献20附录21原理图21主程序22致谢35天津职业技术师范大学2016届本科生毕业设计1 引言1.1 课题研究的目的和意义目前我国的人口数量居于世界首位，并且每年以一个飞快的速度在增长；其中老年人的增长速度要比新生儿的出生数量多很多，因为上一个世纪中国没有具体实施计划生育这个政策导致人口呈现一个指数形式的上升，以至于现在老年人也在以一个指数形式的趋势下降；与此同时老年人的养老已成为国家政府不可不考虑的一个重大问题。据统计在2022年的时候我国老人数量将会达到1.74个亿，将占到总人口数量的17.2%，到那时我国将会是重度老龄化国家，老人的数量比美国的总人口还要多。就我国现在的养老服务来看存在着严重不足，并且养老服务的质量也有待提高，因为受到条件限制家庭养老居于多数，只是一部分老人可以享受到养老院有人照顾的待遇，并且在家养老也是没有子女或者亲戚在身边，通常都是子女在外上班工作，很少在家，有的甚至在外地一年也回不了几趟家，基本上老人都是自己一个人在家里。如果生活上遇到一些困难或者身体有些不适的情况下很难得到帮助。甚至，如今社会上出现了很多“老人摔倒，没人敢扶”的现象，是怕遇到“碰瓷”的人。真正需要救助的老人没有及时得到帮助，被送到医院以至于很多悲剧发生。翻看报纸时总有那么多老人不幸的报道；打开电视，总有那么多年迈的老人因突发病情而远离人世间的惨状。随着社会的发展和进步，人们的社会思想观念与行为方式也发生了急剧变革，中国传统的“养儿防老”，“父母在，不远游”等一系列传统思想逐渐被人们忽略。于此同时随着人们生活水平的提高和医疗设备的发展，使老人的年龄普遍提高。鉴于这些现状，针对没有亲属在身边或者没有集体看护的老人，以及在生活上有需要帮助的人们。本文是基于单片机进行数据分析、处理及通过无线技术进行传输的便携式监护系统设计方案。采用了心率传感器、红外传感器、震动传感器、温度传感器来检测老人的生命体征和活动情况，然后再用无线方式将检测结果传输到监护人员或者亲属那里进行观测，当有常或者需求帮助时可以很快的到达老人身边，避免了不幸的事情发生。该设计的思想是依据年迈老人的生活习惯，根据分析和观测老人平时的活动状况所设计的，并且对整体系统的工作方式进行了详尽的设计，当在一定时间之内没有接收到监护者的心率、脉搏、步数等该系统会自动发出报警，监护人员可以很快采取救急行动。1.2 监护系统的发展和现状 最近几年医院接收到的患者不计其数，其中有很多都是因为没有得到及时的救助或者已经错过了最佳的抢救时机，到最后导致亲人的疾病无法治愈或者更坏的结果。尤其是心脏病这一类的患者，他们在发病时需要及时得到很有效的救助，有的老人发病时自己都很难移动，因此一个方便快捷且价格合适的监护系统急需开发，介于此，便携式生命体征动态监测监护系统有着很好的发展。本监护系统可以观测人体的重要生理信号（心跳、脉搏、体温、步数、红外感应）等各种参数，从心率或者脉搏的跳动是否规律可以观测出老人的身体健康，其便携式生命体征动态监护系统具有携带方便、体积小、检测数据结果随时随地可以观测，且外形美观，价格低廉将会受到人们的关注和各个领域的青睐。我们人体的基本生理参数如脉搏、心率、体温、血压等等是判断我们是否健康的一个标准。如果这些数据长时间处于一个高或者低的状态，则基本可以确定身体状况不是很理想，此时则需要我们对老人或者患者进行一些药物治疗或者手术等措施。然而本设计就是应用无线通信技术对人体进行随时随地、连续变化、实时的数据进行检测，并且以直观的信息让监护者和亲属观测并分析。以此作为对被监护者的身体状况做出准确的判断，并在关键时候做出相应的处理以避免悲剧发生。随着科技的进步电子产品的快速发展，也产生了很多健康监护系统的产品。比如小米手环、测步器，其原理是根据今天的运动量来对身体进行一个合理的饮食和休息安排，他们都是属于移动健康领域。这些产品的出现让我们的生活质量有了很大的提高。移动手环检测我们一天行走了多少路程，然后根据卡路里的消耗可以很明确的判断晚上需要补充哪些营养和维生素，让我们在健康的基础上更加健康。像便携式检测系统则可以提前预测到老人的身体健康，然后做出相应的处理方法。1.3 无线通信技术的应用在以前人们以写信和发电报的方式来进行联络以及信息沟通，这属于那个时代的通信技术。随着社会的进步和无线技术的发展，出现了电话、手机、Email1、QQ、微信、微博等方式进行联络，其速度和快捷代替了旧的方式。在一些公司或者学校还有一类无线通讯方式（无线网、蓝牙、局域网、个域网等）其代表有蓝牙 Bluetooth( IEEE802.15.1)、 Zig-bee( IEEE802.15.4)、 Wife( IEEE802.11 b)和 Home RF等几种，这些无线工作频段在国际标准在ISM2.400-2.4835 GHz，这些本质上都是利用无线发射技术通过电磁波作为介质来达到传输目的。它的快速发展给社会和人们的生活带来了不可估量的影响，甚至现在想和国外联系都只需要几秒的时间就能解决，大大提高了办事的高效准确率。应用的人群也越来越广包括每个企业人士、大学教授、学生、护士、商人、部门经理和司机等等。并且随着工作方式的改变，应用的方式也在不断的变化和更新。无线网络技术的快速发展使人们生活在网络时代，推动了人们的工作效率，也更加提高了嵌入式和信息处理技术的发展。能够以准确、高效、的数据通过无线网络发送到目的地，这个领域的技术得到广泛应用并取得了巨大的成绩。尤其是商业界的应用，不出门便可知天下事，展示了它的多样性和广域性。目前医疗设备的发展，比如实时监护，还是一片没有开发的状态，伴随无线技术、通信技术、和医疗设备的逐渐成熟，在便携式无线监护设备这一块，也必然会得到很快的开发和应用，必然会受到人们的关注。2 方案论述2.1 单片机选择本课题是基于12系列单片机设计的生命体征动态监测系统，其可以基本划分为以下三个部分：客户端使用部分、监护人员使用部分、无线传输部分。其中客户端部分又由传感器感应和数据处理及发送单元组成；在监护端又可以分为处理模块、显示模块、报警装置、接收模块等，以下对这些方案进行比较和选择论证，并做了模块的详细介绍。STC12C5A60s2单片机是美国ATMEL公司生产的带AD/DA转换和2路PWM输出，其封装简单、不易受其他硬件干扰、耗电量低、性能与价格更适合广大人群接受等优点；具有性能高的8位CMOS结构单片机和8kb的Flash进行编程和只读程序存储器，它的数据不易丢失和高精度制造工艺是它的另一独特性质。MAX810专用复位器以极小的模块集成于单片机内部，且全部兼容8051、8052指令，STC12C5A60s2单片机集合了在线编程（ISP），即Flash程序存储器，可以使用传统的模式进行程序书写和下载。T0和T1的溢出分别在P3.4和P3.5的输出时钟。此芯片功能强大应用灵活在各个领域得到认可，因此本设计选用STC12C5A60s2单片机来实现智能控制的要求。2.1.1 性能价格比较优异STC12C5A60s2单片机由于价格的优势大量应用于各种智能电子产品之中，相对于430单片机和arm处理器价格相差很大。虽然价格低，但是其功能并没有因此而降低标准。在有些场所只需要实现简单的控制，单片机就能实现其功能，不必要使用430或者arm，也进一步节约资源和节省成本。单片机的CPU可以直接对I/O口进行控制已达到设计要求，单片机也被称作是小型计算机，它的实用性强以及价格的优势在同类产品中占有不可取代的地位，在即将到来的微型电子时代必然会有极大的发展前景。2.1.2 集成度高，体积小可靠性高STC12C5A60s2单片机是大规模集成电路（Large Scale Integrated circuit，LSI）技术高度发展的产物，目前市场上80%的芯片内部都是采用总线结构，并将单片机的每一项功能都集成在一个很小的芯片上，这样可以减轻或者避免连线带来的问题，大幅度的提高了单片机的工作效率和抗干扰能力以及适用性。2.1.3 控制功能强单片机的别名为“微控制器”，一方面反映了单片机是由工业控制催生的产物，另一方面则表明控制功能是单片机的重要特点之一。其硬件方面主要表现为配备了功能强大的定时/计数通道、中断系统和信号I/O通道；在对单片机进行编程控制时，可以发现其具有丰富的指令系统，逻辑性强与位处理能力的速度为单片机的控制系统带来了很大的方便。2.1.4 低功耗一种电子产品的使用必然离不开电源，对于各种手持式和便携式产品以及在市电（220V）难以输送的特殊应用场合，电池供电是唯一的选择。而且电源的供电为了便携且不能设计太大或者太笨重，因此系统已经是固定很难再进一步提高，此时就需要对产品进行节能设计，CPU的低功耗是首先要考虑的部件。单片机常常应用于电池供电的场合，低功耗对其非常重要，也是单片机在发展过程中不断追求的性能指标之一。2.1.5 系统扩展和配置规范系统的扩展分为I/O口、定时/计数器、RAM、ROM的扩展，选择合适的芯片和设置匹配的电路时扩展的前提，其次就是对单片机进行外置设备的扩展，像按键、显示、报警等。在设计和扩展时应尽量满足一些原则：1、设计要留有适当的余地，便于二次开发2、相关器件尽可能做到性能匹配，以达到器件的最大利用3、器件越多干扰性越强，外部可扩展的单片机采用并行端口扩展外部存储器和各种I/O接口或功能部件，构成各种规模的应用系统。2.2 传感器选择在本设计中传感器的选择非常重要，首先要考虑的就是需要从身体部位检测到准确的信号，再发送到单片机。如果检测有误差，则处理时误差会跟着放大，此时所显示的结果也就没有意义了。脉搏或心率的检测是本设计最重要的一部分，因此选择合适的传感器是体现本设计的一个重要环节。在选择时，首先要考虑的是传感器的精度、灵敏程度和抗干扰能力，具体的电路需要作出具体的分析。2.3 显示部分选择根据设计要求，系统可以采用以下方案来作为监护者的显示部分：采用LED、数码管、LCD12864等来显示脉搏、步数以及体温。采用LED灯显示脉搏的数目，LED灯随着脉搏的跳动而闪烁，LED灯和数码都管具有功耗小、轻薄短小无辐射，简单方便设计等特点，但是对于监护人员来说其观测不方便，也不能很明显的观测出老人的身体状况是否健康和正常。因此采用了LCD12864液晶来显示些数据，这样可以很明了的从上面读出检测的心率数值，体温状况和行走的步数，LCD12864液晶有以下基本特性如表2-1。表2-1 12864液晶特性表 1、低电源供电（VDD:+3V5V）2、显示分辨率:12864点3、内置汉字字库，提供8192个1616点阵汉字4、内置 128个168点阵字符5、2MHZ时钟频率6、显示方式：STN、半透、正显7、背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/51/108、通讯方式：串行、并口可选9、工作温度: 0 +55综合上述选用LCD12864显示符合本设计要求，不仅可以使监护者很准确的观测出被测者的每项数据，也方便开发者开发。2.4 无线传输部分除了红外，蓝牙，还有很多的传输方式，比如nRF、WLAN(无线局域网)、Zig Bee、CDMA、SDH扩频微波等，本设计用到的是nRF传输技术。无线传输是利用无线通信技术来达到传输目的一种方式，大概可以分为有线和无线传输两种，现在无线传输技术已经被各个领域、行业开发和应用，比如航天运输、铁路建设、消防安全、水利建设等等，其安装快捷，稳定性高，灵活等优点被用户看好和信赖，并且价格也能使客户容易接受。3 便携式生命体征动态监测设计总体架构3.1 总体构架本设计是一套基于12系列单片机的便携式生命体征动态监测系统，其携带方便，检测灵活，成本价格低廉是本设计的最大特点。生命体征监测是实时、连续、长时间地监测病人和一些年迈老人的重要医学生理参数。采用模块化设计，共分为人体温度检测、脉搏检测、红外检测和计步器等模块。各模块所测生理参数送至单片机后进行信号的处理、然后无线发送到监护端显示与报警提示，系统结构框图如图3-1。单片机最小系统电路脉搏信号采集体温信号检测nRF905无线模块（发送端）计步器信号红外信号按键设置电路单片机最小系统电路nRF905无线模块（接收端）系统电源电路12864液晶显示模块按键设置电路蜂鸣器报警图3-1 系统结构框图 根据系统框图可知，便携式无线监护系统在结构上分为用户端和监护端两个部分。用户端又由数据采集模块、主控制器模块和无线传输模块构成。数据采集模块主要采集人体的的各种数据（体温、脉搏、红外感应、步数），主控制器处理后并以无线方式将其发送给监护人员或者亲属进行观测。3.2 单片机控制器首先介绍一下微处理器（Microprocessor，简称P）和单片机（SingleChip Microcomputer）的概念，管脚如图3-2。图3-2 STC12C5A60s2 MCU管脚图微处理器、I/O设备、定时器、存储器等电路集成在一块芯片上，组成了单片微型计算机，通过接口适配器（即I/O接口）连接起来俗称为单片机。存储器是指微机内部的存储器（ROM、RAM和EPROM等芯片）单片机，微处理器包括俩个主要部分：运算器和控制器，如图3-3微处理器算术逻辑单元控制单元输入输出寄存器存储器图3-3 微处理器框图运算器：运算器是由算术逻辑单元简称ALU、累加器等组成，ALU作为运算器核心，其作用是将送到微处理器的数据根据程序要求进行算术或者逻辑运算功能。ALU具有俩个主要的输入来源,即累加器和数据存储器，ALU能够完成这俩个输入数据的相加或者相减运算，也能够完成某些其他运算。通常ALU接受来自累加器和数据寄存器的俩个8位二进制数。控制器:控制器的主要结构由程序存储器、指令寄存器、指令译码器和时序发生器以及操作控制器组成。它是接收和发送命令的器件，就犹如我们的大脑来指挥各种行动。控制器的主要功能是从内存中取出指令并指示出下一条将要执行指令的位置；然后再对其指令进行译码或者检测，说的通俗一点就是根据指令操作码和时序信号来产生控制信号并控制相应的操作。3.3 心率传感器图3-4 心率传感器此传感器是一个精巧设计的心率传感器，它的用途十分广泛，在各个领域被应用。比如学生戴的健康手环、艺术家、运动员、厂商和游戏或者移动开发者等等。传感器夹在指尖或耳垂，脉搏传感器是一个暴露的电路板,如果你接触到焊接点,你可以做空板,或引入不必要的噪声信号。调试之后,能看到随时间变化和你心跳的速度。如果传感器在你的两个手指之间，控制传感器太紧的话,会挤压血液使你的指尖不会有信号；如果你握太轻,会有噪音和外在影响，可能需要尝试你身体的不同部位的压力。如果调试时没有闪烁,你可能是一个僵尸或机器人。调试时，首先必须要确保选择正确的串行端口；然后下载一个正确的代码。主窗口显示一个图表的原始传感器数据，右边显示心率跳动状态。如果有一个非常大或非常小的信号，一个连续变化的数据会在窗口随着时间而移动。图3.5显示的是每一个脉冲和节拍，每分钟更新一个脉冲，红色的心在右上角随脉冲的波动而跳动。当你的脉搏传感器放在指尖或耳垂时，将看到一个漂亮的心跳波形图像上面闪烁，如果你不是一个僵尸，可以用传感器测身体的不同部位，比如的鼻子、额头、下唇。它的工作原理是采用560nm的波来采集皮肤浅层的脉博跳动信息，然后经过放大电路，让信号输出端有一个连续的信号输出。检测脉搏的方法一般有三种：一是从心电图中提取脉搏信号；二是通过检测血压来计算脉搏；三是通过光电容积的方法。第一种和第二种的测量方法都会限制人体的活动，即静止时才能测量，而光电容积法则不会有这些问题，其测量方法简单，携带方便，而且测量准确。其基本原理是根据透光率的变化来测量脉搏的，由光源和光电变化器组成，当光源透过人体外周血管时，由于透光率发生变化，转变为电信号然后放大输出。在高于500nm或低于700nm的波长就能反映出皮肤浅层的脉动信息，Pulse Sensor Getting guide传感器的型号是AM2520，其采用了515nm的绿光来检测皮肤信息。APDS-9008是一款环境光感受器，感受峰值波长为 565nm两者的峰值波长相近，灵敏度较高；脉搏信号的频带范围很小，一般在0.05-200Hz 之间，很容易被外在信号干扰，于是在采集到脉搏信号后采用了低通滤波器和运放MCP6001等放大电路，使信号放大了331 倍，同时采用分压电阻设置直流偏置电压为电源电压的 1/2，使放大后的信号可以很好地被单片机的AD采集到,整个心率传感器的结构如图3-4。模拟信号放大电路滤波电路光传感器绿光LED 图3-5 心率传感器结构图3-6 上位机显示图3.4 体温传感器人体的体温是一个随时间和外界温度变化而变化的参数，且变化范围很小，因此采用合适的传感器可以提高检测精准度和抗干扰能力，在本次设计中所控制的对象为人体体温，其电路原理框图3-7。 图3-7 温度检测电路人体的体温在正常的情况下是37.5左右，偏高或者偏低身体都会感觉到不适，最高温度如果超过40则会有生命危险，因此体温传感器的准确度是重中之重。DS18B20是DALLAS公司生产的数字温度传感器，其测量范围为55125，拥有9位12位可编程A/D转换精度，体温的分辨率可达0.0625，因此本设计选该传感器符合设计要求。以上特点该传感器适合用来采集人体体温，当体温在3738属于正常范围，其他均属于超限。3.5 步数传感器步数检测是一个很微小的变化，所以要采用灵敏度高一点的传感器，水银式传感器在没有动作的情况下是属于完全静止状态，即没有任何电平输出，只有在有震动时才会输出一个电平。所以利用人走动时的震动来感应传感器，其灵敏度高携带方便，对环境影响小，当外界震动超过设定的值时，S管脚将会输出一个低电平，没有达到设定值时输出高电平，以此来检测人行走的步数。通过单片机检测I/O口的高电平或者低电平数目就可以计算出在一定时间内走多少步数，然后再通过无线方式传输到CPU处理器来用LCD12864液晶显示。3.6 无线传输nRF905传输模块NewMsg-RF905模块使用Nordic公司的nRF905芯片开发而成，其工作频段在433/868/915MHZ之间，它是由频率调制器和一个带解调器的接收器组成，其集成了功率放大器和晶体震荡器以及调节器，它工作的特点是自动产生前导码和CRC,可以很轻易的通过SPI 接口进行编程配置,电流消耗很低在发射功率为10dBm 时发射电流为30mA 接收电流为12.5mA。 进入POWERDOWN 模式可以很容易实现节电功能，管脚介绍如表3-1，外观及原理图如3-8。表3-1 管脚说明管脚名称管脚功能说明1VCC电源电源+3.3-3.6V DC2TX_EN数字输入TX_EN=1 TX模式 TX_EN=0 RX模式3TRX_CE数字输入使能芯片发射或接受4PWR_UP数字输入芯片上电5UCLK时钟输出本模块该脚废弃不用，向后兼容6CD数字输出载波检测7AM数字输出地址匹配8DR数字输出接收或发射数据完成9MISOSPI接口SPI输出10MOSISPI接口SPI输入11SCKSPI时钟SPI时钟12CSNSPI使能SPI使能13GND地接地14GND地接地 图3-8 外观和管脚图3.6.1 低功耗nRF905传感器工作时分为两种模式：掉电模式和Standby模式。在掉电模式下，电流的消耗十分微小，大概在2.5uA左右，当工作于这种方式时nRF905传感器是处于不活动的状态，但是其配置的内部基本没有发生变动；另一种工作方式是Standby模式，在这种方式下一部分晶体振荡器是活动的，消耗的只是振荡器。3.6.2 DR信号nRF905同单片机一样也是将所有的模块集成在一个很小的电路板上，它的内部有晶振电路、放大器电路、频率混合电路、电源模块等，实现编码和解码都是在这些基础上完成的，不再需要对其进行编码和解吗，所以使用起来很方便。在发送模式下，（DR）信号可以最大幅度的减轻软件编程的难度，当数据准备完成时，DR信号只要置于高位，就会告诉处理器可以发送数据和接收数据，发送完成的情况下系统会进入Standby模式并且将DR复位。3.6.3 自动重发在使用时nRF905需要配置，配置NRF905自动重发的方法具体为：首先将AUTO_RETRAN置于高位，TRX_CE和TX_EN保持高位，电路这样会连续发送一个相同的数据直到接收到为止，自动重发是一个很重要的参数，当第一次发送失败时，在没有启动或者复位时就需要它自动重发，这也是一种提高可靠性的必要功能。当完成发送时TRX_CE会变为低位，自动转换到Standby模式。3.6.4 低功耗接收模式低功耗模式是用载波来检测通道是否可以接收和发送数据的最好选择，当nRF905在接受数据包的时候，其TRX-CE或TX-EN管脚将会发生一定的变化，然后立即把工作的方式改变，之后每当匹配到相应的地址就会很快发现nRF905正在传输数据包，这样就可以判断是不是需要进入另外一个模式。3.6.5 地址匹配SPI是高速、全双工、同步通信的总线，nRF905的所有配置全是通过SPI接口来设定的，它一共有5个寄存器构成，SPI指令用来执行何种操作，SPI接口只有在掉电和Standby模式时是激活的状态。905在接受模式下其数据地址和本身地址一样，所以匹配（AM）引脚置于高位，中途出现错误时DR信号没有置于高位时，AM会自动被拉到地位。然后MCU会一直等待检测DR信号，直到接收一个有效数据包或者放弃一个已经接收的数据包并且改变工作方式。3.7紧急报警电路图3-9 蜂鸣器原理图在监护时如果在一定时间范围内没有收到监护数据，就会发出报警信息，如果老人自己遇到困难或者需要帮助也可以自己按下求救按键来寻求帮助。因此在老人外出或者长时间没有检测信息时系统会自己进入休眠状态或者断电。蜂鸣器是放在监护系统上用来提示监护人员。3.8 液晶12864接收显示图3-10 液晶原理图显示部分在本设计中占据很重要的地位，这是监护者唯一通过显示来直接观测数据，现在随着技术的更新，出现了不少显示模块，对显示的要求也越来越高；在数字电路中所有的数据都是以0和1保存的，对LCD12864进行不同的数据操作便可以得到不同的结果；显示英文只需要8位就可以，但是中文的话却有很多，因此就用到了ASCII表来表示汉字，即汉字的内码，管脚知识如表3-2。表3-2 液晶12864管脚表管脚号管脚名称管脚功能描述1VSS电源地2VDD电源电压3V0液晶显示器驱动电压4D/I(RS)DB7DB0为显示数据5R/WDB7DB0为显示指令数据6EDB7DB0为显示指令数据7-14DB0-DB7数据被读到DB7DB015CS1选择芯片(右半屏)信号16CS2选择芯片(左半屏)信号17RET复位信号,低电平复位18VOUTLCD驱动负电压19LED+LED背光板电源20LED-LED背光板电源4 软件程序设计4.1系统程序简介在硬件平台搭建完成后基本的框架已经形成，软件是建立在硬件的基础上来实现各个功能，因此硬件的完善程度直接影响软件的控制和协调工作。总的系统功能是硬件和软件协调工作共同完成实现的。因为软件的可变性，直接使系统的功能也随之具有很大差别，所以软件可以说是整个系统的大脑，硬件是肢体。软件的设计和硬件一样采用模块化的方法，不仅方便编程和调试，也适合其他开发者修改，更能提高软件的可靠性，简单明了。便携式生命体征动态测试软件流程分测试部分、无线传输部分、观测部分，报警部分和一些信号的采集部分，这些功能都是需要通过程序来实现的，首先是要调试这些模块的程序，用作总程序的子程序，然后再写总的程序，通过调用和调试子程序来实现总的功能，系统软件框图如图4-1。启动检测功能开始图4-1 软件流程图图结束YNNY是否超限启动报警无线传输到接收端LCD显示数据检测传感器 数据本设计采用12系列的STC12C5A60S2单片机，其指令与51系列完全兼容，主程序在执行时首先完成对MCU的初始化。比如其中有定时器、中断、外部中断、液晶、I/O口和一些底层程序的滤波，执行各个传感器的程序，每当传感器接收到数据就会通过单片机处理，然后发送到无线设备进行传输，在检测到超限或者异常时启动报警装置，最后通过监测端显示。/*串口初始化*/void UART_Init(void) /19200bps11.0592MHz SCON = 0X50; TMOD &= 0x0f; TMOD |= 0X20; TH1 = 256 - (11059200/12/32)/9600; TL1 = TH1; ET1 = 0; ES = 1; TR1 = 1;void sys_init()/ UART_init(); / we agree to talk fast!DS18B20_init(); UART_Init();