專利名稱：一種家用健康指數分析儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種分析儀，具體地講，涉及一種家用健康指數分析儀。
背景技術：
隨著社會的發展，人們對個人的健康問題尤為重視。但由于年輕人的工作繁忙、老 年人的行動不便等等原因而不能經常到醫院檢查身體的健康指標。因此，人們很難了解自 己的健康狀況，從而不能合理調節自己的生活導致健康指數下降，以及不能提前發現和預 防一些疾病從而導致錯過一些疾病的最佳治療期。于是，人們希望在家里就能了解自己的 健康狀況。據醫學統計，血壓、肥胖、體溫心率是健康問題的非常重要的參數，譬如肥胖容易 引起免疫力下降、高血壓等癥狀，而高血壓又是心、腦、血管等疾病的前兆。經常關注自己的 血壓、肥胖、體溫、心率等指標是非常重要的。大家都知道，傳統的儀器性能單一并且操作不 方便，比如水銀血壓計甚至有很多人不會用。此為現有技術的不足之處。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種功能全面、操作簡便、對健康指數進行存儲 分析的健康指數分析儀。本發明采用如下技術方案實現發明目的
一種家用健康指數分析儀，包括微控制系統和信號采集系統，其特征是所述微控制系 統由微控制器分別連接顯示屏、鍵盤電路和串口電路組成，所述信號采集系統包括室溫測 量電路和與A/D轉換電路分別連接的血壓測量電路、體重測量電路、體溫測量電路、心率心 音測量電路。作為對本技術方案的進一步限定，所述血壓測量電路包括環形振蕩電路、充氣電 機電路和放氣電磁閥電路。作為對本技術方案的進一步限定，所述體重測量電路包括變阻式壓力傳感器BR1， 所述變阻式壓力傳感器BRl連接儀表放大器一 U2，所述儀表放大器一 U2連接精密放大器一 U5，所述變阻式壓力傳感器BRl和儀表放大器一 U2都連接精密放大器二 U3，所述精密放大 器二 U3連接穩壓源電路一 U4。作為對本技術方案的進一步限定，所述心率心音測量電路包括拾音頭Li，所述拾 音頭Ll連接儀表放大器二 TO，所述儀表放大器二 U6連接精密放大器三U7。作為對本技術方案的進一步限定，所述體溫測量電路包括電阻式溫度傳感器Rtl， 所述電阻式溫度傳感器Rt 1連接儀表放大器三U8，所述儀表放大器三U8連接精密放大器四 U9，所述精密放大器四U9連接穩壓源電路二 U10。與現有技術相比，本實用新型的優點和積極效果是本發明把多種測試器集于一 體，不僅能夠測試血壓、體重、體溫、心率、心音來滿足人們測試的方便而且能夠對測試身體 健康的各項指標進行分析存儲，并且可以把一段時間內的存儲的指標進行健康趨勢分析。 本儀器以測得的身體指數為依據，調取存儲的醫學依據進行身體健康狀況分析并以溫馨提示或注意事項的方式提示用戶的身體狀況，可以使得用戶合理的調整生活以及對一些疾病 的預防和提前發現。


圖1為本發明優選實施例的結構原理圖。圖2為本發明血壓測量電路的結構原理圖。圖3為本發明體重測量電路的結構原理圖。圖4為本發明心率心音測量電路的結構原理圖。圖5為本發明體溫測量電路的結構原理圖。圖6為本發明A\D轉換電路結構原理圖。圖7為本發明串口電路結構原理圖。圖8為本發明的電源電路圖。圖9為本發明液晶顯示屏電路結構原理圖。圖10為本發明鍵盤電路結構原理圖。圖11為本發明微控制器系統電路結構原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖和優選實施例對本發明作更進一步的詳細描述。參見圖1，一種家用健康指數分析儀，包括微控制系統和信號采集系統，所述微控 制系統由微控制器分別連接顯示屏、鍵盤電路和串口電路組成；所述信號采集系統由室溫 測量電路和與A/D轉換電路分別連接的血壓測量電路、體重測量電路、體溫測量電路、心率 心音測量電路。參見圖2，所述血壓測量電路包括環形振蕩電路、充氣電機電路和放氣電磁閥電 路。所述環形振蕩電路包括變容式壓力傳感器VCl、74HC00四與非門Ul、電阻Rl、R2，一起 構成帶RC延遲電路的環形振蕩電路。此電路可以使血壓引起的電容變化映射為相應頻率 的方波，通過微處理器U13進行測頻率，可以間接測試血壓。Ml為充氣電機，M2為放氣電磁 閥。通過微控制器U13控制充氣、放氣，實現全自動測量血壓。Ul 74HC00是四與非門，與RU R2、VCl相接構成環形振蕩電路。Ul的VCC與GND 之間接電容Cl，有穩壓濾波的作用，以便為Ul提供更穩定的工作電壓。Ul的Fkey腳是環 形振蕩電路的片選端，接微控制器的PA5腳，當為0時，Ul將處于不工作狀態，當為1時，Ul 將處于工作狀態。Ul的8引腳是頻率輸出端，接微控制器的PBl腳進行測頻率。Ml是充氣電機，YQl是開關三極管一起組成充氣裝置。二極管Dl和電容C2相并 是Ml的保護電路，上接至VCC，電阻R3、R4串聯是YQl的開關控制電路，CM端是電機的控制 端接微控制器的PA6端，控制三極管YQl的導通和截止，間接的控制電機的啟動和停止。M2是放氣電磁閥，YQ2是開關三極管一起組成放氣裝置。二極管D2、電容C5相并 是M2的保護電路，，上接VCC，電阻R5、R6串聯和電容C3 104相并是YQ2的開關控制電路。 CK端是電磁閥的控制端接微控制器的PA7端，控制三極管YQ2的導通和截止，間接的控制電 磁閥的打開和關閉。參見圖3，所述體重測量電路包括變阻式壓力傳感器BR1，所述變阻式壓力傳感器BRl連接儀表放大器一 U2，所述儀表放大器一 U2連接精密放大器一 TO，所述變阻式壓力 傳感器BRl和儀表放大器一 U2都連接精密放大器二 U3，所述精密放大器二 U3連接穩壓 源電路一 U4。BRl為變阻式壓力傳感器、U2為儀表放大器一 INA333、U5為精密放大器一 0PA2333，一起構成體重測量電路。此電路可以使體重引起變阻式壓力傳感器的電阻變化映 射為相應的電壓，通過微處理器U13讀取A/D轉換器轉換的電壓值，間接測得體重。U4為穩 壓源REF5040輸出4. 096V的穩定電壓，通過U3精密放大器0PA2333連接的電壓跟隨增加 電壓驅動，為BRl變阻式壓力傳感器提供恒定參考電壓。R12、R13、MR2串聯通過U3連接的 電壓跟隨對體重測量電路調零。變阻式壓力傳感器的橋式電路BRl由四個點可變電阻組成，電阻Ra、Rd和電阻Rb、 Rc之間產生差分電壓經過電容C6、CP1接到儀表放大器U2的2、3腳。U2 INA333是儀表放 大器一，1、8引腳接電阻R7，用來控制運放的增益。U2的7腳接AVCC，AVCC接電容C15模擬 地AGND，C15有穩壓濾波作用，為U2提供穩定的工作電壓。U2的4腳為運放的負電源端， AVEE經旁路電容C7接模擬地。U2的5引腳經電阻R8接地。U4 REF5040為基準電壓源，1、 3、5、7、8腳置空，2腳接AVCC，AVCC接電容CP3和ClO并聯接地。6腳為U4的輸出引腳，輸 出穩定的工作電壓。經過電容CP5、Cll并聯接地，6腳的輸出電壓經RlO接至U3運放的3 引腳上，作為U3運放的輸入。運放U3 0PA2333的1腳接為為參考電壓輸出端，輸出穩定電 壓4. 096V, 1腳接電阻R9接2腳，構成了電壓比較器，1腳輸出的穩定電壓經電容C8、CP2接 地，穩定電壓，濾去諧波，4、8腳為U3的電源地，分別接電容C13、C9接地，U3的5腳為運放 的同相輸入端，通過電阻R12、R13、以及電位器MR2產生分壓輸入，6、7腳接電阻Rll反饋， 構成電壓跟隨器，7腳的輸出端接電阻R19接U2的參考電壓輸入端，起到調零作用，將空載 時U2的電壓調至OV以上。U2的輸出端6腳接電阻R18送至運放U5 0PA2333的同相輸入 端，進行下一級放大，U5中包含兩個運放，1、2、3構成一個運放，U5的1腳輸出接5腳作為 第三級運放的輸入，7腳為三級運放輸出端，接AD轉換電路的9腳，進行AD轉換。參見圖4，所述心率心音測量電路包括拾音頭Li，所述拾音頭Ll連接儀表放大 器二 U6,所述儀表放大器二 U6連接精密放大器三U7，Ll為拾音頭、U6為儀表放大器二 INA333、U7為精密放大器三0PA2333，一起構成心率心音測量電路，此電路可以將心跳、脈 搏等振動信號映射為電壓的變化，并把相應的電壓變化分成兩路一路送至A/D轉換器進行 心率測量，另一路送至耳機進行聽心音。U6 INA333為儀表放大器二，U6的4、7腳為電源端。分別接電容C22、C24接地。 1腳接電位器MR4接8腳，調節運放的增益。電容C21和電阻R22、R23以及可變電感Ll構 成信號采樣電路?？勺冸姼蠰l的兩端分別接U6的同相和反相輸入端2、3引腳，AVCC接電 阻R26串可變電阻MR5接地，產生分壓接電阻R25接TO的參考電壓輸入端5引腳，6腳為 U6的信號輸出引腳，產生的信號經電阻R24輸出MBO，MBO信號接電容C25接地，濾去高頻 諧波，U7 0PA2333為雙運放芯片。U6產生的MBO信號輸入到U7的3引腳，同相輸入端，U7 的1腳為信號輸出端，接電位器MR6接電阻R27接地，輸出信號接MR6反饋到運放的反向輸 入端2腳，1腳出來的信號接電容CP8送至耳機，MBO信號接運放5引腳，輸出端7引腳輸出 的信號A2送至AD轉換電路，A2信號接電容C28并可變電阻MR7后，將信號反饋到反向輸 入端6引腳上。參見圖5，所述體溫測量電路包括電阻式溫度傳感器Rtl，所述電阻式溫度傳感器Rtl連接儀表放大器三U8，所述儀表放大器三U8連接精密放大器四U9，所述精密放大器四 U9連接穩壓源電路二 U10。Rtl為電阻式溫度傳感器，U8為儀表放大器三INA333、U9為精 密放大器四0PA2333，一起構成體溫測量電路。此電路可以使體溫引起的電阻式溫度傳感器 的電阻變化映射為相應的電壓，通過微處理器讀取A/D轉換器轉換的電壓值，間接測得體 溫。UlO為穩壓源二 REF5040輸出4. 096V的穩定電壓，通過U9精密放大器四0PA2333連接 的電壓跟隨增加電壓驅動，為Rtl變阻式溫度傳感器提供恒定參考電壓。測量室溫使用的 是數字溫度傳感器J2 18B20。圖5中闡述了體溫和室溫測試電路，測試室溫采用18B20，引腳2經電阻R38得到 輸出信號B20，接至單片機的PBO引腳，UlO REF5040為基準穩壓源，2腳為輸入引腳，6腳為 輸出引腳，輸出電壓接電阻R36接U9運放的5腳，進行電壓放大，U9的7腳為參考電壓輸出 端，輸出電壓TemRef,TemRef電壓接電阻R35反饋到U9的反向輸入端6腳。U8 INA333為 儀表放大器三，1腳接電位器MR9接8引腳，調節電路增益。電阻R32、R30、R31、電容C30、 CP9、電位器MR8以及變阻式溫度傳感器構成的溫度采樣電路。將采集的信號接至U8的2、 3腳上，實現差分輸入，減小誤差。5引腳為參考電壓輸入端，接地，6腳放大信號輸出端接電 阻R34經電容C33接地，放大信號接至U9 0PA2333運放同相輸入端3引腳，1引腳為信號 輸出端，輸出信號A3經電位器MRlO并電容C35反饋到反向輸入端2引腳，2引腳接R33接 地，放大輸出信號A3送到AD轉換電路中進行數據轉換。參見圖6，由U12為TLC3548構成了模擬電壓信號到數字信號的轉化電路，U12 TLC3548為ADC轉換芯片，2、7、24接電源VCC，VCC接電容C49接地，17、23引腳接AVCC接 電容接地，6腳接GND, 22,18腳接AGND, 1、3、4、5、8腳分別接單片機的PA0、PA1、PA2、PA3引 腳，21腳經過電容C45、CP13接AGND，19腳經電容CP14、C46接AGND。參見圖7，由串口電平轉換芯片Ull MAX232和SERl串口頭，構成串口電路。此電 路實現了微處理器與電腦的通信。Ull的1腳接電容C40接3腳；4腳接電容C41接5腳； 6腳接電容C44接地；2腳接電容C42接VCC ；16腳接VCC接電容C43接地，15腳接地；11、 12、13、14腳置空。9、10腳分別接單片機的PD0、PD1引腳。Ull的7、8腳接串口的2、3腳， 串口 5腳接地，外殼接地，防止對傳輸數據引起干擾。參見圖8，由電感、電容和電源指示燈構成電源的管理電路。此電路實現了模擬電 源與數字電源的匯集，減少彼此之間的干擾。通過電感L2、L3將模擬正電源與數字正電源 隔離。通過電感L4、L5將數字地與模擬地隔離，防止兩者相互產生干擾。模擬負電源AVEE 經過電感L6進行隔離。發光二極管LEDl與電阻R39串聯，正極接電源，負極接地；LED2與 電阻R40串聯正極接地，負極接AVEE。參見圖9，為12864顯示模塊，數據信息通過12864進行顯示。本實例中12864采 用串行顯示方式，串行方式使用的單片機的端口引腳比較少。IXDrSt、IXDSClk、IXDSdata、 LCDcs分別接單片機的PB3、PB4、PB5、PB2引腳。參見圖10，為矩陣式鍵盤，三行四列共12個按鍵。Keyhl、Keyh2、Keyh3、Keyh4、 Keyll、Keyl2、Keyl3、Keyl4 分別接單片機的 PCO, PCI、PC2、PC3、PC4、PC5、PC6、PC7。參見圖11，由U13為微處理器ATmegaie單片機和一些外圍器件構成微處理器最 小系統。此電路為整個系統的控制中心，實現所有測試的計算分析，以及人機界面的控制， 和計算機的通信。
左圖是單片機時鐘電路。晶振接之單片機的7、8引腳，接電容C55、C54接地。右圖 為單片機的復位電路，當按鍵被按下，單片機的復位引腳處于低電平，單片機將進行復位。 中間為Atmegal6-16AC單片機，5、17、38引腳接VCC接電容C58接地，27引腳接AVCC接電 容C57接地，29腳接電容C56接地，28腳接地。右上圖為下載器電路。1、5、7、9分別接單片機的PB5、單片機4腳、PB7、PB6腳， 2腳接二極管D3接VCC，D3的作用是防止VCC給單片機倒充電，4、6、8、10接地，3腳置空。當然，上述說明并非對本發明的限制，本發明也不僅限于上述舉例，本技術領域的 普通技術人員在本發明的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也屬于本發明的保 護范圍。
權利要求
一種家用健康指數分析儀，包括微控制系統和信號采集系統，其特征是所述微控制系統由微控制器分別連接顯示屏、鍵盤電路和串口電路組成，所述信號采集系統由室溫測量電路和與A/D轉換電路分別連接的血壓測量電路、體重測量電路、體溫測量電路、心率心音測量電路。
2.根據權利要求1所述家用健康指數分析儀，其特征是所述血壓測量電路包括環形 振蕩電路、充氣電機電路和放氣電磁閥電路。
3.根據權利要求1所述家用健康指數分析儀，其特征是所述體重測量電路包括變阻 式壓力傳感器BRl，所述變阻式壓力傳感器BRl連接儀表放大器一 U2，所述儀表放大器一 U2 連接精密放大器一 U5，所述變阻式壓力傳感器BRl和儀表放大器一 U2都連接精密放大器二 U3，所述精密放大器二 U3連接穩壓源電路一 U4。
4.根據權利要求1所述家用健康指數分析儀，其特征是所述心率心音測量電路包括 拾音頭Li，所述拾音頭Ll連接儀表放大器二 TO，所述儀表放大器二 U6連接精密放大器三 U7。
5.根據權利要求1所述家用健康指數分析儀，其特征是所述體溫測量電路包括電阻 式溫度傳感器Rt 1，所述電阻式溫度傳感器Rt 1連接儀表放大器三U8，所述儀表放大器三U8 連接精密放大器四U9，所述精密放大器四U9連接穩壓源電路二 U10。
全文摘要
一種家用健康指數分析儀，包括微控制系統和信號采集系統，其特征是所述微控制系統由微控制器分別連接顯示屏、鍵盤電路和串口電路組成；所述信號采集系統由室溫測量電路和與A/D轉換電路分別連接的血壓測量電路、體重測量電路、體溫測量電路、心率心音測量電路。本發明把多種測試器集于一體，不僅能夠測試血壓、體重、體溫、心率、心音來滿足人們測試的方便而且能夠對測試身體健康的各項指標進行分析存儲，并且可以把一段時間內的存儲的指標進行健康趨勢分析。
文檔編號A61B5/0205GK101953680SQ20101051559
公開日2011年1月26日 申請日期2010年10月22日 優先權日2010年10月22日
發明者吳新華, 李 榮, 王忠林, 高平東 申請人:濱州學院