CN101953680B

CN101953680B - 一种家用健康指数分析仪

Info

Publication number: CN101953680B
Application number: CN2010105155937A
Authority: CN
Inventors: 王忠林; 高平东; 李�荣; 吴新华
Original assignee: Binzhou University
Current assignee: NANTONG BEICHENG SCIENCE & TECHNOLOGY ENTREPRENEURIAL MANAGEMENT CO., LTD.
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2030-10-22
Also published as: CN101953680A

Abstract

一种家用健康指数分析仪，包括微控制系统和信号采集系统，其特征是：所述微控制系统由微控制器分别连接显示屏、键盘电路和串口电路组成；所述信号采集系统由室温测量电路和与A/D转换电路分别连接的血压测量电路、体重测量电路、体温测量电路、心率心音测量电路。本发明把多种测试器集于一体，不仅能够测试血压、体重、体温、心率、心音来满足人们测试的方便而且能够对测试身体健康的各项指标进行分析存储，并且可以把一段时间内的存储的指标进行健康趋势分析。

Description

一种家用健康指数分析仪

技术领域

本发明涉及一种分析仪，具体地讲，涉及一种家用健康指数分析仪。

背景技术

随着社会的发展，人们对个人的健康问题尤为重视。但由于年轻人的工作繁忙、老年人的行动不便等等原因而不能经常到医院检查身体的健康指标。因此，人们很难了解自己的健康状况，从而不能合理调节自己的生活导致健康指数下降，以及不能提前发现和预防一些疾病从而导致错过一些疾病的最佳治疗期。于是，人们希望在家里就能了解自己的健康状况。据医学统计，血压、肥胖、体温心率是健康问题的非常重要的参数，譬如肥胖容易引起免疫力下降、高血压等症状，而高血压又是心、脑、血管等疾病的前兆。经常关注自己的血压、肥胖、体温、心率等指标是非常重要的。大家都知道，传统的仪器性能单一并且操作不方便，比如水银血压计甚至有很多人不会用。此为现有技术的不足之处。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种功能全面、操作简便、对健康指数进行存储分析的健康指数分析仪。

本发明采用如下技术方案实现发明目的：

一种家用健康指数分析仪，包括微控制系统和信号采集系统，其特征是：所述微控制系统由微控制器分别连接显示屏、键盘电路和串口电路组成；所述信号采集系统由室温测量电路和与A/D转换电路分别连接的血压测量电路、体重测量电路、体温测量电路、心率心音测量电路组成，所述血压测量电路包括环形振荡电路、充气电机电路和放气电磁阀电路，所述体重测量电路包括变阻式压力传感器BR1，所述变阻式压力传感器BR1连接仪表放大器一U2，所述仪表放大器一U2连接精密放大器一U5，所述变阻式压力传感器BR1和仪表放大器一U2都连接精密放大器二U3，所述精密放大器二U3连接稳压源电路一U4，所述变阻式压力传感器BR1由四个点可变电阻组成，电阻Ra、Rd和电阻Rb、Rc之间产生差分电压经过电容C6、CP1接到仪表放大器一U2的2、3脚，仪表放大器一U2为 INA333，仪表放大器一U2 的1、8引脚接电阻R7，用来控制运放的增益，仪表放大器一U2 的4脚为运放的负电源端，AVEE经旁路电容C7接模拟地，仪表放大器一U2 的5引脚经电阻R8接地，稳压源电路一U4 REF5040为基准电压源，稳压源电路一U4 的1、3、5、7、8脚置空，稳压源电路一U4 的6脚为U4的输出引脚，输出稳定的工作电压，经过并接的电容CP5和C11接地，稳压源电路一U4 的6脚的输出电压经电阻R10接至精密放大器二U3运放的引脚3上，作为精密放大器二U3运放的输入，精密放大器二U3 OPA2333的1脚为参考电压输出端，输出稳定电压4.096V，精密放大器二U3的引脚1通过电阻R9接引脚2，构成了电压比较器，精密放大器二U3的1脚输出的稳定电压经电容C8、CP2接地，精密放大器二U3的4、8引脚分别通过电容C13、C9接地，精密放大器二U3的5 引脚为运放的同相输入端，通过电阻R12、R13以及电位器MR2产生分压输入，精密放大器二U3的6、7脚接电阻R11，构成电压跟随器，精密放大器二U3的7脚的输出端通过电阻R19接仪表放大器一U2的参考电压输入端，起到调零作用，将空载时仪表放大器一U2的电压调至0V以上，仪表放大器一U2的输出端6脚通过电阻R18连接精密放大器一U5 OPA2333的同相输入端，进行下一级放大，精密放大器一U5中包含两个运放，精密放大器一U5引脚1、2、3构成一个运放，精密放大器一U5的1脚输出接5脚作为第三级运放的输入，7脚为三级运放输出端，接AD转换电路的9脚，进行AD转换。

作为对本技术方案的进一步限定，所述心率心音测量电路包括拾音头L1，所述拾音头L1连接仪表放大器二U6，所述仪表放大器二U6连接精密放大器三U7。

作为对本技术方案的进一步限定，所述体温测量电路包括电阻式温度传感器Rt1，所述电阻式温度传感器Rt1连接仪表放大器三U8，所述仪表放大器三U8连接精密放大器四U9，所述精密放大器四U9连接稳压源电路二U10。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本发明把多种测试器集于一体，不仅能够测试血压、体重、体温、心率、心音来满足人们测试的方便而且能够对测试身体健康的各项指标进行分析存储，并且可以把一段时间内的存储的指标进行健康趋势分析。本仪器以测得的身体指数为依据，调取存储的医学依据进行身体健康状况分析并以温馨提示或注意事项的方式提示用户的身体状况，可以使得用户合理的调整生活以及对一些疾病的预防和提前发现。

附图说明

图1为本发明优选实施例的结构原理图。

图2为本发明血压测量电路的结构原理图。

图3为本发明体重测量电路的结构原理图。

图4为本发明心率心音测量电路的结构原理图。

图5为本发明体温测量电路的结构原理图。

图6为本发明A\D转换电路结构原理图。

图7为本发明串口电路结构原理图。

图8为本发明的电源电路图。

图9为本发明液晶显示屏电路结构原理图。

图10为本发明键盘电路结构原理图。

图11为本发明微控制器系统电路结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明作更进一步的详细描述。

参见图1，一种家用健康指数分析仪，包括微控制系统和信号采集系统，所述微控制系统由微控制器分别连接显示屏、键盘电路和串口电路组成,所述信号采集系统由室温测量电路和与A/D转换电路分别连接的血压测量电路、体重测量电路、体温测量电路、心率心音测量电路。

参见图2，所述血压测量电路包括环形振荡电路、充气电机电路和放气电磁阀电路。所述环形振荡电路包括变容式压力传感器VC1、74HC00四与非门U1、电阻R1、R2，一起构成带RC延迟电路的环形振荡电路。此电路可以使血压引起的电容变化映射为相应频率的方波，通过微处理器U13进行测频率，可以间接测试血压。M1为充气电机，M2为放气电磁阀。通过微控制器U13控制充气、放气，实现全自动测量血压。

U1 74HC00是四与非门，与R1、R2、VC1相接构成环形振荡电路。U1的VCC与GND之间接电容C1，有稳压滤波的作用，以便为U1提供更稳定的工作电压。U1的Fkey脚是环形振荡电路的片选端，接微控制器的PA5脚，当为0时，U1将处于不工作状态，当为1时，U1将处于工作状态。U1的8引脚是频率输出端，接微控制器的PB1脚进行测频率。

M1是充气电机，YQ1是开关三极管一起组成充气装置。二极管D1和电容C2相并是M1的保护电路，上接至VCC。电阻R3、R4串联是YQ1的开关控制电路。CM端是电机的控制端接微控制器的PA6端，控制三极管YQ1的导通和截止，间接的控制电机的启动和停止。

M2是放气电磁阀，YQ2是开关三极管一起组成放气装置。二极管D2、电容C5相并是M2的保护电路，，上接VCC。电阻R5、R6串联和电容C3 104相并是YQ2的开关控制电路。CK端是电磁阀的控制端接微控制器的PA7端，控制三极管YQ2的导通和截止，间接的控制电磁阀的打开和关闭。

参见图3，所述体重测量电路包括变阻式压力传感器BR1，所述变阻式压力传感器BR1连接仪表放大器一U2，所述仪表放大器一U2连接精密放大器一U5，所述变阻式压力传感器BR1和仪表放大器一U2都连接精密放大器二U3，所述精密放大器二U3连接稳压源电路一U4，所述变阻式压力传感器BR1由四个点可变电阻组成，电阻Ra、Rd和电阻Rb、Rc之间产生差分电压经过电容C6、CP1接到仪表放大器一U2的2、3脚，仪表放大器一U2为 INA333，仪表放大器一U2 的1、8引脚接电阻R7，用来控制运放的增益，仪表放大器一U2 的7脚接AVCC，AVCC经电容C15接地AGND，C15有稳压滤波作用，为仪表放大器一U2 提供稳定的工作电压，仪表放大器一U2 的4脚为运放的负电源端，AVEE经旁路电容C7接模拟地，仪表放大器一U2 的5引脚经电阻R8接地，稳压源电路一U4 REF5040为基准电压源，稳压源电路一U4 的1、3、5、7、8脚置空，稳压源电路一U4 的2脚接AVCC,AVCC 通过并接的电容CP3和C10接地，稳压源电路一U4 的6脚为U4的输出引脚，输出稳定的工作电压，经过并接的电容CP5和C11接地，稳压源电路一U4 的6脚的输出电压经电阻R10接至精密放大器二U3运放的引脚3上，作为精密放大器二U3运放的输入，精密放大器二U3 OPA2333的1脚为参考电压输出端，输出稳定电压4.096V，精密放大器二U3的引脚1通过电阻R9接引脚2，构成了电压比较器，精密放大器二U3的1脚输出的稳定电压经电容C8、CP2接地，精密放大器二U3的4、8引脚分别通过电容C13、C9接地，精密放大器二U3的5 引脚为运放的同相输入端，通过电阻R12、R13以及电位器MR2产生分压输入，精密放大器二U3的6、7脚接电阻R11，构成电压跟随器，精密放大器二U3的7脚的输出端通过电阻R19接仪表放大器一U2的参考电压输入端，起到调零作用，将空载时仪表放大器一U2的电压调至0V以上，仪表放大器一U2的输出端6脚通过电阻R18连接精密放大器一U5 OPA2333的同相输入端，进行下一级放大，精密放大器一U5中包含两个运放，精密放大器一U5引脚1、2、3构成一个运放，精密放大器一U5的1脚输出接5脚作为第三级运放的输入，7脚为三级运放输出端，接AD转换电路的9脚，进行AD转换。

参见图4，所述心率心音测量电路包括拾音头L1，所述拾音头L1连接仪表放大器二U6，所述仪表放大器二U6连接精密放大器三U7。L1为拾音头、U6为仪表放大器二INA333、U7为精密放大器三OPA2333，一起构成心率心音测量电路。此电路可以将心跳、脉搏等振动信号映射为电压的变化，并把相应的电压变化分成两路一路送至A/D转换器进行心率测量，另一路送至耳机进行听心音。

U6 INA333为仪表放大器二，U6的4、7脚为电源端。分别接电容C22、C24接地。1脚接电位器MR4接8脚，调节运放的增益。电容C21和电阻R22、R23以及可变电感L1构成信号采样电路。可变电感L1的两端分别接U6的同相和反相输入端2、3引脚。AVCC接电阻R26串可变电阻MR5接地。产生分压接电阻R25接U6的参考电压输入端5引脚。6脚为U6的信号输出引脚，产生的信号经电阻R24输出MBO，MBO信号接电容C25接地，滤去高频谐波。U7 OPA2333为双运放芯片。U6产生的MBO信号输入到U7的3引脚，同相输入端。U7的1脚为信号输出端，接电位器MR6接电阻R27接地。输出信号接MR6反馈到运放的反向输入端2脚。1脚出来的信号接电容CP8送至耳机。MBO信号接运放5引脚，输出端7引脚输出的信号A2送至AD转换电路，A2信号接电容C28并可变电阻MR7后，将信号反馈到反向输入端6引脚上。

参见图5，所述体温测量电路包括电阻式温度传感器Rt1，所述电阻式温度传感器Rt1连接仪表放大器三U8，所述仪表放大器三U8连接精密放大器四U9，所述精密放大器四U9连接稳压源电路二U10。Rt1为电阻式温度传感器，U8为仪表放大器三INA333、U9为精密放大器四OPA2333，一起构成体温测量电路。此电路可以使体温引起的电阻式温度传感器的电阻变化映射为相应的电压，通过微处理器读取A/D转换器转换的电压值，间接测得体温。U10为稳压源二REF5040输出4.096V的稳定电压，通过U9精密放大器四OPA2333连接的电压跟随增加电压驱动，为Rt1变阻式温度传感器提供恒定参考电压。测量室温使用的是数字温度传感器J2 18B20。

[0030]图5中阐述了体温和室温测试电路，测试室温采用18B20，引脚2经电阻R38得到输出信号B20，接至单片机的PB0引脚。U10 REF5040为基准稳压源，2脚为输入引脚，6脚为输出引脚，输出电压接电阻R36接U9运放的5脚，进行电压放大，U9的7脚为参考电压输出端，输出电压TemRef，TemRef电压接电阻R35反馈到U9的反向输入端6脚。U8 INA333为仪表放大器三，1脚接电位器MR9接8引脚，调节电路增益。电阻R32、R30、R31、电容C30、CP9、电位器MR8以及变阻式温度传感器构成的温度采样电路。将采集的信号接至U8的2、3脚上，实现差分输入，减小误差。5引脚为参考电压输入端，接地。6脚放大信号输出端接电阻R34经电容C33接地，放大信号接至U9 OPA2333运放同相输入端3引脚。1引脚为信号输出端，输出信号A3经电位器MR10并电容C35反馈到反向输入端2引脚。2引脚接R33接地。放大输出信号A3送到AD转换电路中进行数据转换。

参见图6，由U12为TLC3548构成了模拟电压信号到数字信号的转化电路。U12 TLC3548为ADC转换芯片，2、7、24接电源VCC。VCC接电容C49接地。17、23引脚接AVCC接电容接地。6脚接GND；22、18脚接AGND。1、3、4、5、8脚分别接单片机的PA0、PA1、PA2、PA3引脚。21脚经过电容C45、CP13接AGND。19脚经电容CP14、C46接AGND。

参见图7，由串口电平转换芯片U11 MAX232 和SER1串口头，构成串口电路。此电路实现了微处理器与电脑的通信。U11的1脚接电容C40接3脚；4脚接电容C41接5脚；6脚接电容C44接地；2脚接电容C42接VCC；16脚接VCC接电容C43接地，15脚接地；11、12、13、14脚置空。9、10脚分别接单片机的PD0、PD1引脚。U11的7、8脚接串口的2、3脚。串口5脚接地。外壳接地，防止对传输数据引起干扰。

参见图8，由电感、电容和电源指示灯构成电源的管理电路。此电路实现了模拟电源与数字电源的汇集，减少彼此之间的干扰。通过电感L2、L3将模拟正电源与数字正电源隔离。通过电感L4、L5将数字地与模拟地隔离，防止两者相互产生干扰。模拟负电源AVEE经过电感L6进行隔离。发光二极管LED1与电阻R39串联，正极接电源，负极接地；LED2与电阻R40串联正极接地，负极接AVEE。

参见图9，为12864显示模块，数据信息通过12864进行显示。本实例中12864采用串行显示方式，串行方式使用的单片机的端口引脚比较少。LCDrst、LCDsclk、LCDsdata、LCDcs分别接单片机的PB3、PB4、PB5、PB2引脚。

参见图10，为矩阵式键盘，三行四列共12个按键。Keyh1、Keyh2、Keyh3、Keyh4、Keyl1、Keyl2、Keyl3、Keyl4分别接单片机的PC0、PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、PC6、PC7。

参见图11，由 U13为微处理器ATmega16单片机和一些外围器件构成微处理器最小系统。此电路为整个系统的控制中心，实现所有测试的计算分析，以及人机界面的控制，和计算机的通信。

左图是单片机时钟电路。晶振接之单片机的7、8引脚，接电容C55、C54接地。右图为单片机的复位电路，当按键被按下，单片机的复位引脚处于低电平，单片机将进行复位。中间为Atmega16-16AC单片机，5、17、38引脚接VCC接电容C58 接地，27引脚接AVCC接电容C57接地，29脚接电容C56接地。28脚接地。

[0038]右上图为下载器电路。1、5、7、9分别接单片机的PB5、单片机4脚、PB7、PB6脚。2脚接二极管D3接VCC，D3的作用是防止VCC给单片机倒充电。4、6、8、10接地。3脚置空。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种家用健康指数分析仪，包括微控制系统和信号采集系统，其特征是：所述微控制系统由微控制器分别连接显示屏、键盘电路和串口电路组成；所述信号采集系统由室温测量电路和与A/D转换电路分别连接的血压测量电路、体重测量电路、体温测量电路、心率心音测量电路组成，所述血压测量电路包括环形振荡电路、充气电机电路和放气电磁阀电路，所述体重测量电路包括变阻式压力传感器BR1，所述变阻式压力传感器BR1连接仪表放大器一U2，所述仪表放大器一U2连接精密放大器一U5，所述变阻式压力传感器BR1和仪表放大器一U2都连接精密放大器二U3，所述精密放大器二U3连接稳压源电路一U4，所述变阻式压力传感器BR1由四个点可变电阻组成，电阻Ra、Rd和电阻Rb、Rc之间产生差分电压经过电容C6、CP1接到仪表放大器一U2的2、3脚，仪表放大器一U2为 INA333，仪表放大器一U2 的1、8引脚接电阻R7，用来控制运放的增益，仪表放大器一U2 的4脚为运放的负电源端，AVEE经旁路电容C7接模拟地，仪表放大器一U2 的5引脚经电阻R8接地，稳压源电路一U4 REF5040为基准电压源，稳压源电路一U4 的1、3、5、7、8脚置空，稳压源电路一U4 的6脚为U4的输出引脚，输出稳定的工作电压，经过并接的电容CP5和C11接地，稳压源电路一U4 的6脚的输出电压经电阻R10接至精密放大器二U3运放的引脚3上，作为精密放大器二U3运放的输入，精密放大器二U3 OPA2333的1脚为参考电压输出端，输出稳定电压4.096V，精密放大器二U3的引脚1通过电阻R9接引脚2，构成了电压比较器，精密放大器二U3的1脚输出的稳定电压经电容C8、CP2接地，精密放大器二U3的4、8引脚分别通过电容C13、C9接地，精密放大器二U3的5 引脚为运放的同相输入端，通过电阻R12、R13以及电位器MR2产生分压输入，精密放大器二U3的6、7脚接电阻R11，构成电压跟随器，精密放大器二U3的7脚的输出端通过电阻R19接仪表放大器一U2的参考电压输入端，起到调零作用，将空载时仪表放大器一U2的电压调至0V以上，仪表放大器一U2的输出端6脚通过电阻R18连接精密放大器一U5 OPA2333的同相输入端，进行下一级放大，精密放大器一U5中包含两个运放，精密放大器一U5引脚1、2、3构成一个运放，精密放大器一U5的1脚输出接5脚作为第三级运放的输入，7脚为三级运放输出端，接AD转换电路的9脚，进行AD转换。

2.根据权利要求1所述家用健康指数分析仪，其特征是：所述心率心音测量电路包括拾音头L1，所述拾音头L1连接仪表放大器二U6，所述仪表放大器二U6连接精密放大器三U7。

3.根据权利要求1所述家用健康指数分析仪，其特征是：所述体温测量电路包括电阻式温度传感器Rt1，所述电阻式温度传感器Rt1连接仪表放大器三U8，所述仪表放大器三U8连接精密放大器四U9，所述精密放大器四U9连接稳压源电路二U10。