利用51單片機(jī)完成一種智能助眠機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

一、功能簡介

本項(xiàng)目使用Proteus8.12仿真 51單片機(jī)控制器，使用蜂鳴器鬧鈴模塊、LCD1602顯示模塊、心率血氧模塊、PCF8691 ADC模塊、按鍵模塊等。

主要功能：

系統(tǒng)運(yùn)行后，LCD1602顯示傳感器采集的心率和血氧值以及當(dāng)前時(shí)間；可通過K3鍵進(jìn)入時(shí)間修改模式，K3用于切換時(shí)、分、秒，K1和K2鍵調(diào)節(jié)；時(shí)間修改完成后可按下K4鍵保存并返回主界面。

可通過K4鍵進(jìn)入助眠和起床鬧鈴設(shè)置模式，K4用于切換助眠時(shí)/分，起床時(shí)/分，K1和K2鍵調(diào)節(jié)。鬧鈴設(shè)置好后可按下K3鍵保存并返回主界面。若當(dāng)前時(shí)間到達(dá)助眠時(shí)間或起床鬧鐘時(shí)間，則開啟蜂鳴器鬧鈴，可通過K2鍵取消正在鬧鈴。正常界面下，可通過K1鍵查閱監(jiān)測心率和血氧的數(shù)據(jù)信息，LCD1602顯示心率及血氧的最小和最大值。

主要功能如下：

（1）心率/血氧監(jiān)測；

（2）助眠/起床鬧鐘設(shè)置；

（3）鬧鈴提醒；

（4）LCD1602液晶顯示。

二、軟件設(shè)計(jì)

//系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示
void sys_data_show(void)
{
  while(1)
  {
    //未查閱
    if(sys_ctrl.find==0)
    {
      //未進(jìn)入設(shè)置鬧鐘模式
      if(sys_ctrl.set_alarm_mode==0)
      {
        //顯示時(shí)間
        lcd1602_show_nums(6,0,sys_ctrl.hour,2,0x80);
        lcd1602_show_nums(9,0,sys_ctrl.min,2,0x80);
        lcd1602_show_nums(12,0,sys_ctrl.sec,2,0x80);

        //心率顯示
        lcd1602_show_nums(3,1,sys_ctrl.heart,3,0);
        //血氧顯示
        lcd1602_show_nums(12,1,sys_ctrl.oxygen,3,0);

        //時(shí)間調(diào)節(jié)位置閃爍
        switch(sys_ctrl.set_time_mode)
        {
          case 1://時(shí)
            lcd1602_show_string(6,0,"  ");
            delay_ms(50);
            lcd1602_show_nums(6,0,sys_ctrl.hour,2,0x80);
            break;
          case 2://分
            lcd1602_show_string(9,0,"  ");
            delay_ms(50);
            lcd1602_show_nums(9,0,sys_ctrl.min,2,0x80);
            break;
          case 3://秒
            lcd1602_show_string(12,0,"  ");
            delay_ms(50);
            lcd1602_show_nums(12,0,sys_ctrl.sec,2,0x80);
            break;
        }  
      }
      //進(jìn)入鬧鐘設(shè)置模式
      else
      {
        //顯示助眠時(shí)間
        lcd1602_show_nums(7,0,sys_ctrl.alarm_time[0][0],2,0x80);
        lcd1602_show_nums(10,0,sys_ctrl.alarm_time[0][1],2,0x80);
        //顯示起床時(shí)間
        lcd1602_show_nums(7,1,sys_ctrl.alarm_time[1][0],2,0x80);
        lcd1602_show_nums(10,1,sys_ctrl.alarm_time[1][1],2,0x80);

        //時(shí)間調(diào)節(jié)位置閃爍
        switch(sys_ctrl.set_alarm_mode)  
        {
          case 1://助眠時(shí)
            lcd1602_show_string(7,0,"  ");
            delay_ms(50);
            lcd1602_show_nums(7,0,sys_ctrl.alarm_time[0][0],2,0x80);
            break;
          case 2://助眠分
            lcd1602_show_string(10,0,"  ");
            delay_ms(50);
            lcd1602_show_nums(10,0,sys_ctrl.alarm_time[0][1],2,0x80);
            break;
          case 3://起床時(shí)
            lcd1602_show_string(7,1,"  ");
            delay_ms(50);
            lcd1602_show_nums(7,1,sys_ctrl.alarm_time[1][0],2,0x80);
            break;
          case 4://起床分
            lcd1602_show_string(10,1,"  ");
            delay_ms(50);
            lcd1602_show_nums(10,1,sys_ctrl.alarm_time[1][1],2,0x80);
            break;
        }  
      }  
    }
    //正在查閱
    else
    {
      //顯示心率最小和最大值
      lcd1602_show_nums(8,0,sys_ctrl.heart_lh[0],3,0x80);
      lcd1602_show_nums(12,0,sys_ctrl.heart_lh[1],3,0x80);
      //顯示血氧最小和最大值
      lcd1602_show_nums(8,1,sys_ctrl.oxygen_lh[0],3,0x80);
      lcd1602_show_nums(12,1,sys_ctrl.oxygen_lh[1],3,0x80);  
    }

    break;      
  }
}


//系統(tǒng)數(shù)據(jù)設(shè)置
void sys_data_set(void)
{
  u8 key=0;
  static u8 oneflag=0;


  key=key_scan(0);
  //設(shè)置時(shí)間
  if(key==KEY3_PRESS)
  {
    //未進(jìn)入設(shè)置鬧鐘模式
    if(sys_ctrl.set_alarm_mode==0)
    {
      TR1=0;//關(guān)閉定時(shí)器
      sys_ctrl.set_time_mode++;
      if(sys_ctrl.set_time_mode >=4)sys_ctrl.set_time_mode=1;  
    }
    //鬧鐘設(shè)置模式，確定
    else
    {
      oneflag=0;
      sys_ctrl.set_alarm_mode=0;
      sys_open_show();//開機(jī)界面顯示
      TR1=1;//開啟定時(shí)器  
    }    
  }
  //加
  else if(key==KEY1_PRESS)
  {
    //時(shí)間設(shè)置模式
    switch(sys_ctrl.set_time_mode)
    {
      case 1://時(shí)
        sys_ctrl.hour++;
        if(sys_ctrl.hour >23)sys_ctrl.hour=0;
        break;
      case 2://分
        sys_ctrl.min++;
        if(sys_ctrl.min >59)sys_ctrl.min=0;
        break;
      case 3://秒
        sys_ctrl.sec++;
        if(sys_ctrl.sec >59)sys_ctrl.sec=0;
        break;
    }  
    //鬧鐘設(shè)置模式
    switch(sys_ctrl.set_alarm_mode)
    {
      case 1://助眠時(shí)
        sys_ctrl.alarm_time[0][0]++;
        if(sys_ctrl.alarm_time[0][0] >23)sys_ctrl.alarm_time[0][0]=0;
        break;
      case 2://助眠分
        sys_ctrl.alarm_time[0][1]++;
        if(sys_ctrl.alarm_time[0][1] >59)sys_ctrl.alarm_time[0][1]=0;
        break;
      case 3://起床時(shí)
        sys_ctrl.alarm_time[1][0]++;
        if(sys_ctrl.alarm_time[1][0] >23)sys_ctrl.alarm_time[1][0]=0;
        break;
      case 4://起床分
        sys_ctrl.alarm_time[1][1]++;
        if(sys_ctrl.alarm_time[1][1] >59)sys_ctrl.alarm_time[1][1]=0;
        break;    
    }
    //正常模式下，查閱血氧心率信息
    if(sys_ctrl.set_time_mode==0 && sys_ctrl.set_alarm_mode==0)
    {
      sys_ctrl.find=!sys_ctrl.find;
      //查閱
      if(sys_ctrl.find==1)
      {
        lcd1602_clear();
        lcd1602_show_string(0,0," Heart- >000-000");
        lcd1602_show_string(0,1,"Oxygen- >000-000");    
      }
      //退出查閱
      else
      {
        sys_open_show();//開機(jī)界面顯示  
      }  
    }  
  }
  //減
  else if(key==KEY2_PRESS)
  {
    //時(shí)間設(shè)置模式
    switch(sys_ctrl.set_time_mode)
    {
      case 1://時(shí)
        sys_ctrl.hour--;
        if(sys_ctrl.hour< 0)sys_ctrl.hour=23;
        break;
      case 2://分
        sys_ctrl.min--;
        if(sys_ctrl.min< 0)sys_ctrl.min=59;
        break;
      case 3://秒
        sys_ctrl.sec--;
        if(sys_ctrl.sec< 0)sys_ctrl.sec=59;
        break;
    }
    //鬧鐘設(shè)置模式
    switch(sys_ctrl.set_alarm_mode)
    {
      case 1://助眠時(shí)
        sys_ctrl.alarm_time[0][0]--;
        if(sys_ctrl.alarm_time[0][0]< 0)sys_ctrl.alarm_time[0][0]=23;
        break;
      case 2://助眠分
        sys_ctrl.alarm_time[0][1]--;
        if(sys_ctrl.alarm_time[0][1]< 0)sys_ctrl.alarm_time[0][1]=59;
        break;
      case 3://起床時(shí)
        sys_ctrl.alarm_time[1][0]--;
        if(sys_ctrl.alarm_time[1][0]< 0)sys_ctrl.alarm_time[1][0]=23;
        break;
      case 4://起床分
        sys_ctrl.alarm_time[1][1]--;
        if(sys_ctrl.alarm_time[1][1]< 0)sys_ctrl.alarm_time[1][1]=59;
        break;    
    }
    sys_ctrl.alarm_flag=0;//解除鬧鈴      
  }
  //確定
  else if(key==KEY4_PRESS)
  {
    //時(shí)間設(shè)置模式
    if(sys_ctrl.set_time_mode!=0)
    {
      sys_ctrl.set_time_mode=0;
      TR1=1;//開啟定時(shí)器  
    }
    //鬧鐘設(shè)置模式
    else
    {
      TR1=0;//關(guān)閉定時(shí)器
      if(oneflag==0)//只顯示1次界面
      {
        oneflag=1;
        lcd1602_clear();
        lcd1602_show_string(0,0,"Sleep- >00:00");
        lcd1602_show_string(0,1,"Alarm- >00:00");  
      }
      sys_ctrl.set_alarm_mode++;
      if(sys_ctrl.set_alarm_mode >=5)sys_ctrl.set_alarm_mode=1;  
    }  
  }
}


//應(yīng)用控制系統(tǒng)
void appdemo_show(void)
{
  u8 i=5;
  sys_parm_init();//系統(tǒng)參數(shù)初始化
  lcd1602_init();
  time1_init();
  while(i--)
  {
    //血氧心率獲取
    sys_ctrl.heart=pcf8591_read_adcvalue(1);
    sys_ctrl.heart=cal_map(sys_ctrl.heart,0,255,0,200);
    sys_ctrl.heart_lh[0]=sys_ctrl.heart;//初始值作為最小值
    sys_ctrl.heart_lh[1]=sys_ctrl.heart;//初始值作為最大值


    sys_ctrl.oxygen=pcf8591_read_adcvalue(0);
    sys_ctrl.oxygen=cal_map(sys_ctrl.oxygen,0,255,0,200);
    sys_ctrl.oxygen_lh[0]=sys_ctrl.oxygen;//初始值作為最小值
    sys_ctrl.oxygen_lh[1]=sys_ctrl.oxygen;//初始值作為最大值


    delay_ms(100);
  }
  sys_open_show();//系統(tǒng)開機(jī)界面顯示
  TR1=1;//開啟定時(shí)器


  while(1)
  {  
    sys_data_get();//系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取
    sys_data_show();//系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示
    sys_data_set();//系統(tǒng)數(shù)據(jù)設(shè)置
    sys_fun_ctrl();//系統(tǒng)功能控制
  }
}


//定時(shí)器1中斷函數(shù)
void time1(void) interrupt 3 
{
  static u8 i=0;


  TH1=0XDC;  //給定時(shí)器賦初值，定時(shí)10ms
  TL1=0X00;
  i++;
  if(i >=100)//1秒到
  {
    i=0;
    sys_ctrl.sec++;
    if(sys_ctrl.sec >=60)//1分
    {
      sys_ctrl.sec=0;
      sys_ctrl.min++;
      if(sys_ctrl.min >=60)//1小時(shí)
      {
        sys_ctrl.min=0;
        sys_ctrl.hour++;
        if(sys_ctrl.hour >=24)sys_ctrl.hour=0;
      }
    }
  }
}