基于单片机的多功能肺活量测量仪设计

黄泽帅　艾信友　宋洋　李杨　施君

摘 要：文章介绍了一种便携式多功能肺活量测量仪的设计原理和实现方法。设计中采用了STC89C52单片机为主控芯片，外加MPXV7002DP压力传感器电路、ADC0809模数转换电路、12864液晶显示电路、Rec-1000语音模块电路等，能够实现对肺活量的测量并中文显示和语音播报结果。

关键词：肺活量测量仪；STC89C52；MPXV7002DP；12864液晶显示；语音播报

引言

目前，市场上的肺活量测量仪功能各有所长，价格差异也较大。从价格和功能上比较，国内和国外产品存在较大的差异：国外的肺活量测量仪，功能较全，精度较高，但价格比较昂贵；而国内产品其功能和精度相对较低，但价格自然相对便宜。随着单片机、微电子、传感器、总线接口等高新技术的迅速发展，肺活量测量仪的研制有了长足的进步，以适应越来越高的应用要求。实现智能化、高精度、便携化是肺活量测量仪现在的发展方向。

1 系统概述

该系统以STC89C52单片机为主控芯片，将MPXV7002DP压力传感器置于吹气管中，气体流速会导致压力的变化，压力传感器将压力的变化转化为电压的变化，从压力传感器输出的电压信号经过ADC0809模数转换再传送给STC89C52单片机，根据测量原理得出总的气体流量，LCD12864液晶实时显示测量结果，语音播报最后测量结果。系统框图如图1所示。

2 硬件设计

该系统硬件设计主要包括控制模块、传感器模块、模数转换模块、显示模块、语音模块、电源模块。

2.1 控制模块

单片机作为该系统的核心部件，采用STC89C52单片机，接收传感器采集到的数据并进行处理，控制LCD12864显示、语音模块播报结果。

2.2 传感器模块

采用压力传感器MPXV7002DP，该传感器可提供与被测压力成正比的、精确的高电平模拟输出信号。

2.3 模数转换模块

采用ADC0809芯片，将传感器输出的模拟信号转换为数字信号再传给单片机，时钟信号由单片机ALE管脚经74LS74四分频提供。

2.4 显示模块

采用带中文字库的LCD12864，12864是一种具有4位/8位并行、2 线或3 线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块。

2.5 语音模块

采用Rec-1000语音录放模块，Rec-1000语音录放模块是基于ISD4003/4004语音录放芯片开发的语音录放系统，板载LM386 音频放大器和STC15F104E单片机，使得它能够很方便的和其他单片机系统级联。

2.6 电源模块

采用两节2032纽扣电池电压6V，带稳压电路。

3 软件设计

本系统采用C语言编程，主程序流程图如图2所示。

4 测量原理

5 结束语

本设计实现了肺活量测量仪的多功能化，极大地简化了电路，缩小了肺活量测量仪的体积使其更便携，控制了工业化生产的成本，具有应用价值。

参考文献

[1]周淇，周旭欣.单片机原理及应用：基于Keil及Proteus[M].北京航空航天大学出版，2014.

[2]郭天祥.新概念51单片机C语言教程：入门、提高、开发、拓展全攻略[M].电子工业出版社，2009.

[3]康光华.电子技术基础数字部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]李刚，张旭.生物医学电子学[M].北京：电子工业出版社，2006.