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1、毕业设计报告(论文) 智能运动手环设计所属系 电子与计算机工程学院 专 业 自动化 学 号 姓名 指导教师 起讫日期 2019.2 - 2019.5 设计地点 东南大学成贤学院电工中心504 东南大学成贤学院毕业设计报告（论文）诚 信 承 诺本人承诺所呈交的毕业设计报告（论文）及取得的成果是在导师指导下完成，引用他人成果的部分均已列出参考文献。如论文涉及任何知识产权纠纷，本人将承担一切责任。 学生签名： 日期：智能运动手环设计 摘要当今社会随着人类的生活水平提高，大家对各自的健康问题有了更大的关心，只有一个好的身体才能体会生活，但是怎么才能让大众更好的去了解自己的身心健康呢？电子信息技术和医学
2、刚好都在同步发展，两者合二为一刚好可以解决人们对于健康问题的困扰，因此人们对于高精密便携式医疗监控仪器的需求更大了。人体监控指标普遍通过心率计步两大指标，由于这个原因，本次毕设根据时代发展的需求设计一款基于单片机的运动监测模块。本次设计主要组成是MSP430F149单片机电路、ADXL345加速度传感器、心率检测模块电路、LCD1602液晶显示电路、电源电路组成。通过ADXL345测量重力加速度，是用来判断人体状态，根据状态的数值变化进行计步功能。通过心率传感器测试，通过手指脉动放大经过比较器处理后发送给单片机进行心率采集。并将步数、心率显示在液晶LCD1602上。本次设计系统价格成本较低，功
3、能比较全面，具有良好的市场前景。关键字：单片机；心率；步数；智能手环Design of Intelligent Sports Hand Ring AbstractNowadays, with the improvement of peoples living standards, people have greater concern for their health problems. Only a good body can experience life. Therefore, health problems are getting more and more attention fro
4、m the public. But how can we let the public better understand their physical and mental health? Electronic information technology and medicine are developing at the same time. The combination of the two can solve peoples health problems. Therefore, people need more high-precision portable medical mo
5、nitoring instruments. Human monitoring indicators generally pass through two major indicators of heart rate meter step. For this reason, a motion monitoring module based on single-chip computer is designed according to the needs of the development of the times.This design mainly consists of MSP430F1
6、49 MCU circuit, ADXL345 acceleration sensor, heart rate detection module circuit, LCD1602 LCD display circuit, power supply circuit. The measurement of gravity acceleration by ADXL345 is used to judge the state of human body and to measure the steps according to the numerical changes of the state. T
7、hrough the heart rate sensor test, through finger pulse amplification, after the comparator processing sent to the MCU for heart rate acquisition. The steps and heart rate were displayed on LCD1602. This design system has low cost, comprehensive functions and good market prospects.Key words: MCU; He
8、art Rate; Step Number; Intelligent Bracelet目录摘要IAbstractII第一章绪论11.1课题背景及其意义11.2国内外的研究状况11.3本文的主要研究内容及论文结构安排2第二章 方案的设计与论证32.1控制方案的确定32.2控制方式的选择32.2.1 单片机芯片的选择32.2.2显示方案的选择32.2.3倾角传感器的选择42.2.4心率监测模块选择4第三章 硬件电路的设计5 3.1系统的功能分析及体系结构设计5 3.1.1系统功能分析5 3.1.2系统总体结构53.2模块电路的设计53.2.1单片机核心电路设计53.2.2 LED信号指示灯电路设计
9、73.2.3倾角传感器模块电路设计83.2.4脉搏心率传感器模块电路设计93.2.5显示模块电路设计13第四章 系统软件设计164.1 编程语言选择164.2单片机程序开发环境164.3 仿真器介绍184.4 程序流程图19第五章 系统调试与运行结果215.1 电路焊接215.2 系统调试215.2.1 系统程序调试225.2.2硬件测试225.3 实物测试23致谢24参 考 文 献25III东南大学成贤学院毕业论文第一章 绪论1.1课题背景及其意义近几年，随着社会的不断发展，人们群众的生活水平越来越好，大家也越来越关注健康问题。计步器是一种便携式反映人体状况的仪器，通过计算行走的步数和所消耗
10、的能量，很有效反映人体健康的状态，所以受到了很多人的喜爱和欢迎。便携式手戴电子计步器是符合大众需求，有两大特点：使用简单，携带方便。计步器目前是市面上比较受大众认可的衡量健康标准的仪器，它可以通过每天的指标数值，体现健康的状态。刚开始的计步器设计是通过摆锤原理来实现计步功能的，随着科技与时代不断进步，电子感应与加速计技术出现，取代了以前的技术，因此电子计步器随之而来。电子计数器，振动传感器是目前电子计步器比较重要的两大组成部分。计步器主要通过人体重心的移动完成计步功能。人体结构重心变化主要集中在腰部位置，计步器放在腰部比较好。所谓振动传感器，是检测对象在运动过程中的振动，来推测位移变换的传感器
11、，比较适合在计步器上使用。加速度计常用做感受震动的变化，因此是计步器不可或缺的一部分。加速度计原理是这样阐述的：将一块磁铁密封在一截塑料管当中，塑料管的表面缠着一层铜质线圈，当管子运动时，磁铁相对于塑料管和线圈会朝反方向运动，根据电磁感应原理，闭合的导电线圈中会有感应电流产生。实际上，人在正常的行走时，其加速度的变化趋势与正弦波形非常接近，所以导电线圈中的感应电流也是接近正弦波的，然后由正弦波的频率能够推算出用户的运动速度，以及运动时的步数、距离等信息。心率就是指一般人心脏在安静状态下每分钟跳动的次数，因为年龄或则性别等因素，存在着差异性。这是检验人体健康标准的一大指标，也是本次设计较为突出的
12、一大重点。心率的正常值是与年龄相关的，成年人的正常值范围为60次/min到100次/min，大部分人的心率在60次/min到80次/min之间，男性的心率和女性相比，要相对慢些；婴幼儿则比老年人的心率要快很多。心率如果超出正常值，过快的话，一般称为窦动性心率过速（一般在成人心率超过100次/分种）。一般都是运动、兴奋、激动、吸烟、饮酒和喝浓茶后引起的现象。药物或生病也可能导致该现象的发生，比如在感冒发烧时，服用的一些激素类药物会引起心率过快。阵发性心动过速是指心率速度达到了160220次/min，这种情况是非常危险的，需要随时关注并准备就医。窦性心动过缓是指当心率低于60次/min。常见于运动
13、员身体状况下还有就是从事重劳动体力工作者；病变也可能导致此类症状的出现。如果说心率低于40次/分种，应该考虑是否有房室传导阻滞。因为这个大环境的发展格局下，想设计一款集合计步功能和心率检测功能于一身的智能运动手环。1.2国内外的研究状况 过去几年时间里，全球的医疗技术和现代工业技术的不断发展，贸易全球化。随着我国的“一带一路”政策响应，各国相互交流共同进步，医疗器械领域得到了快速的发展，国民经济也得到了不断的提高，乃至大幅度增长。医疗器械产业就时代发展而言算是比较重要的，作为一个高新技术产业，其涉及的领域越来越广，不仅仅是带动技术革新，人才培养，为人类长远的发展在不断前进。但目前我国在次领域的
14、发展和其他发达的国家相比，技术不够成熟，产业不够完善，竞争力较弱，相对的基础建设比较落，核心技术掌握的不够成熟，综合性较差。但是作为一个新型的高新技术产业，发展是必要的，也是趋势所向，“一带一路”政策的大环境下，就是希望通力合作，实现共赢的目的，学术科技之间交流才能使得进步，这也是很多发展中国家现在面临的问题。现如今更多的高新技术融合到一起，医疗器械领域得到了飞速的发展，创新领域也不断提高，新型的医疗器械也是接踵而至。受限于我国的科技及工业发展水平，各方面的设施还不够完善，再加上理论创新的发展程度不够，我国的医疗器械整体水平和欧美等工业强国相比，还存在着较大的差距和不足。这些年国家提出“双创”
15、战略，提出要发展创新型国家，非常重视企业创新能力的培养。 同时医疗体制改革也在不断的深入，正是医疗器械发展的黄金时期。而且医疗器械是整个医疗健康领域的基础，是衡量国家科技水平和医疗水平的一项重要尺度。计步器的概念是由意大利人的著名发明家伦纳德达芬奇在1517年提出的，目前保存的第一台计步器是1667年制造生产的。虽然计步器问世很早，但是在之后的很多年并没有引起人们的重视，而逐渐被大家遗忘。目前高新技术产业蓬勃发展，智能化不断提高，被人广泛的认可，此时出现一款便携式智能化运动手环有着比较好的的市场前景。1.3本文的主要研究内容及论文结构安排第1章 主要介绍设计的背景和国内外的现状环境；第2章 主要选择合适的设计方案；第3章 主要介绍硬件的设
