第一章 系统整体方案规划
本系统以STC89C52RC单片机为控制核心，融合体温采集、心率脉搏检测、数据处理、结果显示与异常报警功能，旨在实现个人健康参数的便捷化、精准化检测，适用于家庭日常健康监测、社区医疗筛查等场景。核心目标是通过专用传感器同步采集人体体温与心率脉搏信号，经单片机处理分析后，在显示屏实时展示检测数值，当数值超出预设正常范围（体温36.0℃-37.2℃、心率60-100次/分钟）时触发声光报警，为健康异常预警提供支持。
系统整体划分为五大核心模块：单片机控制模块、体温采集模块、心率脉搏检测模块、显示模块与报警模块。控制模块负责协调各模块工作，接收传感器数据并执行数据运算与报警逻辑；体温采集模块选用DS18B20单总线温度传感器，具备-55℃-125℃测量范围，精度可达±0.5℃，满足人体体温检测需求；心率脉搏检测模块采用光电反射式传感器（如MAX30102），通过检测血液流动变化获取心率脉搏信号；显示模块采用LCD12864屏，同步展示体温、心率、脉搏数值与检测时间；报警模块由蜂鸣器与LED灯组成，实现异常状态提示。
方案设计遵循“便携性、低功耗”原则，电源采用3.7V锂电池供电，搭配TP4056充电管理芯片实现充电功能，利用单片机低功耗模式延长设备续航，预留串口接口方便数据上传至上位机，确保系统在移动检测场景下稳定运行，为后续硬件选型与软件开发提供清晰框架。
第二章 系统硬件电路设计
硬件电路围绕STC89C52RC单片机核心构建，重点解决健康数据采集、信号处理、结果显示与报警驱动问题。单片机作为主控芯片，其GPIO口、I2C接口、定时器资源可满足各模块连接需求：I2C接口与MAX30102心率脉搏传感器通信，获取心率脉搏数据；GPIO口连接DS18B20体温传感器、LCD12864屏控制引脚及报警模块；定时器用于定时采集数据，确保检测频率稳定（如1次/秒）。
体温采集模块中，DS18B20的DATA引脚通过4.7kΩ上拉电阻连接至单片机GPIO口，采用单总线通信方式简化电路设计，传感器探头封装为医用级金属外壳，确保与人体皮肤接触良好；线路采用屏蔽线连接，减少外界电磁干扰，同时在传感器电源端并联0.1μF电容滤波，提升数据稳定性。心率脉搏检测模块中，MAX30102的SDA、SCL引脚通过I2C接口与单片机连接，模块内置红外LED与光电探测器，当光线照射皮肤时，血液流动导致反射光强度变化，探测器将光信号转换为电信号，经内部ADC转换后传输至单片机；模块供电端串联1kΩ限流电阻，防止电流过大损坏芯片。
显示与报警模块中，LCD12864屏通过并行接口与单片机连接，D0-D7数据引脚接单片机P0口，RS、E等控制引脚接P2口，屏显区域划分为“体温”“心率”“脉搏”三部分，同时显示检测时间（精确到分钟）；报警模块中，蜂鸣器与红色LED灯通过NPN三极管（S8050）驱动，单片机输出高电平时三极管导通，蜂鸣器发声、LED灯闪烁；绿色LED灯作为正常指示灯，检测数值在正常范围时保持常亮。电源电路中，3.7V锂电池经AMS1117-5V稳压芯片转换为5V，为单片机、传感器与LCD屏供电，同时通过TP4056芯片实现锂电池充电，充电接口采用Micro-USB，方便日常充电。
第三章 系统软件程序设计
软件设计采用模块化编程，基于Keil C51开发环境，主要包含主程序、体温采集、心率脉搏检测、数据处理、显示控制与报警六大模块。主程序完成系统初始化（GPIO口、I2C、定时器、LCD屏）后，进入循环状态，周期性调用各采集模块获取数据，执行数据运算与异常判断，同步更新显示内容，空闲时进入低功耗模式，降低系统功耗。
体温采集模块通过单总线协议与DS18B20通信：单片机发送复位脉冲后，等待传感器响应，随后读取温度寄存器16位原始数据，将数据转换为实际体温值（如0x0550对应21.25℃），对连续5次采样值取平均值，减少测量误差。心率脉搏检测模块通过I2C协议配置MAX30102参数，设置采样率为100Hz、LED电流为50mA，模块采集光电容积脉搏波信号（PPG）后，传输至单片机；单片机对PPG信号进行滤波（去除基线漂移与高频噪声）、峰值检测，通过计算相邻峰值间隔时间得出心率与脉搏数值，确保检测误差≤3次/分钟。
数据处理模块将采集到的体温、心率数值与预设正常范围对比，若体温＞37.2℃或＜36.0℃、心率＞100次/分钟或＜60次/分钟，置位报警标志；显示控制模块每500ms刷新一次LCD屏，清晰展示“体温：36.8℃”“心率：78次/分钟”“脉搏：78次/分钟”等信息，同时显示检测时间；报警模块在检测到异常时，触发蜂鸣器间歇发声（响0.5秒停0.5秒）、红色LED灯闪烁，直至按下“复位”按键解除报警；软件同时加入数据存储功能，将每次检测结果存储至单片机内部Flash，可通过按键查询历史数据（如最近10次检测记录）。
第四章 系统调试与功能验证
系统调试分为硬件调试、软件调试与功能联调三部分，重点验证检测精度与报警可靠性。硬件调试首先检查电源电路，用万用表测量各模块供电电压，确保单片机供电5V、传感器供电3.3V（MAX30102）稳定；接着测试传感器性能，将DS18B20放入标准恒温环境（37.0℃），对比检测值与标准值，误差控制在±0.1℃内；用医用心率监测仪作为标准设备，对比MAX30102检测的心率数值，误差≤2次/分钟。
软件调试采用STC-ISP下载器将程序烧录至单片机，通过串口助手查看传感器原始数据，验证数据转换算法准确性；调试峰值检测逻辑，确保PPG信号峰值识别成功率≥98%；调试报警程序，模拟异常数值（如体温38.0℃、心率110次/分钟），确认蜂鸣器与LED灯按设计逻辑工作。
功能联调在实际人体检测场景中进行，选取20名测试者（年龄20-60岁）进行同步检测。验证结果显示：体温检测误差≤±0.2℃，心率脉搏检测误差≤±3次/分钟；检测数值在正常范围时，LCD屏清晰显示数据，绿色LED常亮；当测试者模拟发热（体温37.8℃）或心率过快（105次/分钟）时，系统1秒内触发报警，红色LED闪烁、蜂鸣器发声；历史数据查询功能正常，可准确调取最近10次检测记录。系统连续运行8小时无数据错乱或死机现象，满足个人健康检测需求，可投入实际应用。
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