李家鹏 张军 逯中浩 梁晨鹏
（辽宁科技学院 电气与信息工程学院 辽宁本溪）
引言
老龄化早已成为一个全球化的现象，而中国情况则更为严重，到2050年，届时65岁以上老人的占比将达到1/3，而该人群恰好是心血管、糖尿病等慢病的高发人群，占比接近50%，"失能化"、"空巢化"以及"少子化"等现象在养老市场也亦为突出。长远不可扭转的趋势，则是技术进步带来的智能养老发展。
1 系统整体结构
常年卧床的患者，行动不便，在家看护时需要监测体温和脉搏（心率）；对于大小便失禁或神志不清的患者需要及时更换褥垫，以保持身下干爽，降低褥疮的发生机率。目前市面上有形式多样的体温计、脉搏测量仪，功能相对单一，使用不方便。为了解决这一问题，本项目设计了一种基于单片机的看护仪，包括脉搏采集、体温采集、湿度采集、定时提醒、GSM通信模块等，实现对家居卧床患者的全方位帮助，系统框图如图1所示。
图1 卧床看护仪整体结构
项目以单片机（AT89C52）为控制单元，将单片机的引脚分别连接到脉搏、心率采集模块（Pulsesensor）、体温采集模块（MAX30205MTA）、湿度采集模块（DHT11）、声光报警模块、液晶显示模块（LCD1602）等。根据需要，监测哪部分时，哪部分传感器工作。液晶显示模块显示要检测的数据。当传感器的数值超过警戒值时，声光报警模块通过LED和蜂鸣器开始报警，看护人及时处理出现的状况，此外，系统还设定时间间隔，要实现定时提醒看护人给患者翻身的功能。
2 脉搏心率的采集
PulseSensor 是一款用于脉搏和心率测量的光电反射式模拟传感器。大小只有指尖大小，便于佩戴于患者的手指、耳垂等处。传感器只有三个引脚，分别为信号输出 S 脚、电源正极 VCC 以及电源负极 GND，供电电压为 3.3V - 5V，可通过杜邦线与开发板连接。上电后，传感器利用人体组织在血管搏动时造成透光率不同来进行脉搏测量，传感器对光电信号进行滤波、放大，最终会不断从 S 脚输出模拟电压值，单片机通过将采集到的模拟信号值转换为数字信号，再通过单片机的软件编程，使用中值算法来提取有效的脉搏时间间隔，从而获得精确的心率值。
如果测得的脉搏连续出现三次间隔大于1.5 倍，才决定采用，这样可以消除单次识别错误脉率计算所产生的干扰。计算出的心率与标准的正常值进行比较，如果心率大于上限或小于下限15s时，发出声光报警，表示心率异常。考虑到患者的个体差异，心率的上下限可以由键盘设定。存储芯片采用AT24C02，看护仪的软件流程如图2所示。
图2 卧床看护仪软件流程图
3 体温、湿度的采集
MAX30205温度传感器可高精度测量温度，提供过热报警/中断/关断输出。传感器采用2.7V至3.3V供电电压范围、600μA低供电电流，使其可理想用于可穿戴健身和医疗应用。当患者体温在设定的上下限以外时，发出声光报警，表示体温异常。
尿湿报警包含尿湿传感器模块和报警模块，传感器DHT11置于尿布上，通过触发电路控制定时器延时工作，并使报警器报警。在白天和无睡眠状态下采用声音报警；在睡眠状态下或无人看护状态下，采用指示灯报警，还可以自动启动加热功能，可以短时间缓解尿湿部位的痛苦，防止褥疮的产生。尿湿报警指示灯还设置了尿湿不处置指示灯不灭的提醒功能，看护人员可以随时、便利、有效地观察到没有自理能力的卧床者的尿湿状态。
４总结
本项目为校级大创项目，在充分地锻炼学生的创新创业思想指导的前提下，研究设计了一种基于单片机的居家卧床患者看护仪，全方位对卧床患者提供便利，使患者的监护人根据需要随时获得患者基本健康状况，了解患者大小便后是否及时清理，避免因不能及时发现并处理给患者带来不便，为褥疮埋下隐患。运行调试达到了预期指标，具有很好的实用价值。
参考文献：
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[2]考其袆，赵娟．基于单片机的红外体温测量仪的设计，机电技术应用，2018年12月上
[3]倪瑞，张万达．基于AT89S51单片机的温湿度检测与控制系统设计，自动化与仪表，2019，34（5）
[4]王晋凯 等. 简简单单学通51单片机开发，清华大学出版社，2014
论文作者:李家鹏,张军,逯中浩,梁晨鹏
论文发表刊物:《云南电业》2019年6期
论文发表时间:2019/11/29
标签：患者论文; 心率论文; 脉搏论文; 单片机论文; 传感器论文; 体温论文; 模块论文; 《云南电业》2019年6期论文;