肺活量测量仪

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1、引言随着社會经济的繁荣，周休二日的实施，人們的生活方式有了重大的改变。加上人口日趋高龄化，随之而起的健康养生意识逐渐受到大家重视。运动成為生活的一部份，因此『终身运动』成為全民所关心的重大议题。终身运动的提出必然带动体质测量仪的发展。肺活量测量仪是体质测量仪中的一部分，当然也不例外。肺活量在一定意义上反映了呼吸机能的潜在能力。测量肺活量，可判断健康人呼吸机能的强弱、某些呼吸机能减低的性质和程度以及疾病恢复后的劳动能力。肺活量测量仪中普遍使用气体压力传感器来进行测量。无论从精度还是从可靠性方面，气体压力传感器做得都比较好。利用气体压力传感器检测即

2、迅速，方便，计算简单，又易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到相应的要求。用气体压力传感器测量肺活量具有下述突出的优点:气压传感器体积小，精度高，受外界干扰影响较小；价格较低，降低了整机的成本。目前国内一般使用气体压力传感器来设计肺活量测量仪,同时也有通过气体流量传感器来实现肺活量测量仪的设计。但是气体流量传感器成本较高。本文中所讨论的肺活量测量仪由于使用了价格较低的ATP015G气体压力传感器及单片机,并且可通过RS232与上位机进行通信，将所测得的数据直接传送至上位机。实现液晶显示、语音播报、并由上位机进行处理等功能。具有价格低、直观、

3、使用方便的特点。因此具有广泛的发展前景。1绪论1.1本课题的研究意义肺活量测量仪在医疗部门以及学校等地方应用广泛，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。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。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。1.2本课题的发展现状根据肺活量测量仪的结构分为

4、：电子肺活量测量仪和非电子简易肺活量测量仪两大类。1.2.1电子类肺活量测量仪主要通过气压传感器或者气体流量传感器来对肺活量进行测量。随着全民健身计划的提出以及《学生体质健康标准》试行方案的出台，市场上对肺活量计产品的需求量越来越大.然而中国的体质检测仪器与国外相比还比较落后，如肺活量计还沿用三十年前的机械式产品。市场上急需一种可以替代现有产品的便携式电子肺活量计。1.2.2非电子类肺活量测量仪不通过传感器以及其他电子元器件，而是由一些生活中容易取得的材料例如带盖儿透明塑料桶（如装金龙鱼食用油的塑料桶，5升；或鲜橙多塑料瓶，2升），60~80长

5、的乳胶管，玻璃管等材料制作简易的肺活量测量仪。其原理为：肺活量是指一次深吸气后的最大呼出的气体容积。由于人体呼出的气体密度比水轻，在水中会上升，所以可以用“排水法”制作简易肺活量计。在塑料桶中装满水后倒过来放在水中，通过导管向桶内吹气，利用气体上升把桶底的水排出、水受重力自动向下流而水面下降的原理，可以进行肺活量测量。人体吹出气体的体积，就是桶内被排出的水所占的体积，即桶内被排空部分的容积。虽然比成百上千元精密的肺活量仪便宜且容易实现，但其缺点是不够精确不够智能化，无法实现显示以及语音播报等功能。1.3本课题的发展趋势目前肺活量测量仪的种类并不

6、是很多，所以客户的选择相应也不多。在传感器、微电子等高新技术的支持下，肺活量测量仪向着智能化、高精度、能与电脑通信等方面发展。1.4智能肺活量测量仪研究目的及其可行性当前的电子肺活量测量仪虽有液晶显示以及语音播报功能，有足够的精度，但在人工读取并记录数据时效率并不高。而非电子类肺活量测量仪，在人工记录测量结果时存在误差，且无法实现与上位机的通信以及显示和语音播报等功能。智能肺活量测量仪除了可以实现液晶显示和语音播报等功能外，还可与上位机进行通信，提高了效率，更加适合在学校中应用。1.5课题的主要研究工作和各章内容安排本课题主要研究肺活量测量并与

7、上位机通信的问题，由于关键问题在通信上，所以必须对单片机与上位机间的通信有一定的研究，以及如何实现，实际上整个课题的难点就在于单片机与上位机间的通信上。各章内容安排：第一二章两章主要是基础理论知识的介绍。主要有本课题的研究意义、肺活量的相关理论知识以及简要的分析了一下所用到芯片相关理论知识；第三章主要从总体方面分析系统的设计以及用到的相关原理；第四章是本次系统设计的硬件电路设计部分，详细分析了每一模块的原理、功能、相关原理图以及元件和参数的选择；第五章系统的软件部分设计，分模块介绍显示功能的软件编程；第六章主要讲述了误差的分析情况；最后是主要是

8、总结和参考的文献。2相关技术和基础理论介绍2.1肺活量测量相关概述2.1.1肺活量肺活量是指一次尽力吸气后，再尽力呼出的气体总量。肺活量是一次呼吸的最