专利名称：钟表式呼吸综合测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种肺活量测试仪器，特别是涉及一种钟表式呼吸综合测试仪。
背景技术：
目前的肺活量测试仪有的带有通气导管，不但体积大，而且导气管容易老化破损， 不易存放。当肺活量测试仪不被使用时，把它存放起来即占用空间，又不知放在那里合适。 而采用无线传输的高档测试仪价格太高。再者，多数仪器功能单一，不具有对呼气力度、呼 吸频率的测试功能。而目前人们测试呼吸频率往往是采用计时的方法，数一下一分钟时间 内呼吸的次数，这样不但消耗时间，而且精确度不高。
实用新型内容本实用新型针对现有技术不足，提出一种功能多样，实用性强的钟表式呼吸综合 测试仪，使用方便。本实用新型所采用的技术方案一种钟表式呼吸综合测试仪，含有气体信号采集单元，第一信号处理单元，数字显 示模块，所述气体信号采集单元包括气体传感器和AD转换电路，所述气体传感器输出信号 通过AD转换电路接入第一信号处理单元中单片机的相应数据输入端口，所述单片机设有 相应的I/O端口连接数字显示模块，同所述气体传感器的信号输出端连接有呼吸周期采集 单元，所述呼吸周期采集单元包括一运算放大器，气体传感器的信号输出端连接所述运算 放大器的反向输入端，运算放大器的同相输入端接基准信号，所述运算放大器的输出端通 过一开关连接第一信号处理单元中单片机的一个中断输入端口，运算放大器的输出端与接 地端之间连接一 LED灯。所述的钟表式呼吸综合测试仪，含有时钟电路、LED显示单元和第二信号处理单 元，第一信号处理单元和第二信号处理单元通讯连接；所述时钟电路相应控制和数据端口 连接第二信号处理单元中单片机的相应数据输入端口和控制端口，第二信号处理单元中的 单片机设有相应控制和数据端口连接LED显示单元的数字开关电路，通过所述数字开关电 路连接LED指示灯，LED指示灯由一定数量的LED发光二极管围绕一个中心点环形布置组 成钟表表盘形状。所述的钟表式呼吸综合测试仪，含有倾斜信号采集电路，所述倾斜信号采集电路 由一个倾斜传感器构成，所述倾斜传感器选通连接第一信号处理单元单片机的电源和第二 信号处理单元中单片机的电源。所述的钟表式呼吸综合测试仪，含有红外信号传感电路，所述红外信号传感电路 由一红外信号传感器组成，所述红外信号传感器输出信号控制连接第二信号处理单元中单 片机的电源。本实用新型钟表式呼吸综合测试仪，与目前的肺活量测试仪相比，增加了以下功 能，具有较强的实用性[0010]1、将传统的肺活量测试仪的导气管换成可插拔数据线，结构更加轻巧，美观。与通 行的肺活量测试仪相比具有体积小、易于存放、精确度高的特点。2、具有呼气力度测试功能，并自动求最大值，使用更加方便。能够实时刷新测试者 呼气力度的最大值，当测试者进行三次测试后，通过功能键可以显示出三次测试结果中的 最大值。通过LED组成的灯环流动速度的改变，提示测试者呼气的力度是否符合要求，防止 测试者由于呼气力度太小而使仪器锁存数值以及由于呼气力度过大使测量不再准确，使测 试者更容易把握吹气力度，更具人性化、趣味性。呼气的力度越大，灯环的LED被点亮的数 目越多。3、具有呼吸频率测试功能，能够通过测试者的一次正常呼吸来测试出呼吸频率， 省时省力。4、具有钟表功能。与传统数字钟表不同，本实用新型的钟表显示方式新颖独到，吸 引眼球，趣味横生。秒位使用LED组成的灯环做为秒针，增加了动态美感。当本实用新型不 用做以上三种测试时，可挂在墙体或立于桌面做钟表使用。5、智能装换。通过传感器控制测试仪模式和时钟模式的自动转换，时间和日期的 自动转换。水平放置时为呼吸综合测试仪模式，当竖立放置时自动转换成钟表模式。不但 使用更加方便，而且更具趣味。处于钟表模式时，日期时间自动转换。若使用者靠近，则时 钟自动显示出当前日期。6、可以测试呼吸的另一指标呼气力度。该功能不但新颖，而且还可以作为一种游 戏方式。
[0016]图1气体信号采集单元电路原理；[0017]图2呼吸周期采集电路；[0018]图3信号处理单元电原理图；[0019]图4时钟电路；[0020]图5= LED显示单元数字开关电原理图[0021]图6环形LED显示灯布置图；[0022]图7倾斜信号采集电路；[0023]图8红外信号采集电路。
具体实施方式实施例一参见图1、图2、图3，本实用新型钟表式呼吸综合测试仪，含有气体信号 采集单元，第一信号处理单元，数字显示模块，所述气体信号采集单元包括气体传感器和AD 转换电路，所述气体传感器输出信号通过AD转换电路接入第一信号处理单元中单片机的 相应数据输入端口，所述单片机设有相应的I/O端口连接数字显示模块，同所述气体传感 器的信号输出端连接有呼吸周期采集单元，所述呼吸周期采集单元包括一运算放大器，气 体传感器的信号输出端连接所述运算放大器的反向输入端，运算放大器的同相输入端接基 准信号，所述运算放大器的输出端通过一开关连接第一信号处理单元中单片机的一个中断 输入端口，运算放大器的输出端与接地端之间连接一 LED灯。[0025]气体信号采集单元的功能是将气流量的大小转化成可变的数字信号，并将所得数 字信号输入单片机中。当气流流过气体传感器feis sensor时，传感器把变化从0 6L/Min 变化的气流转化成从0 300mV变化的电压。该电压经过由U5B组成的放大电路进行放大 后，转变成从0 3V进行变化的电压。放大后的电压进入由ADC0804构成的AD转换电路， 转换成从0 153变化的数字。呼吸周期采集单元的功能是采集呼吸信号。当测试者呼气时，LED灯R点亮，当测 试者吸气时，R熄灭。开关Sl闭合，则该呼吸信号会进入单片机。第一信号处理单元的功能是接受由气体信号采集单元、呼吸周期采集单元输出的 数字信号并对其进行处理，将处理的结果输出到显示器以及信号处理单元二。该单元由单 片机AT89S52构成。引脚(ias Key连接呼吸周期采集单元输出的信号；引脚Kl，K2, K3, K4, K5 连接控制按键；引脚A DP，Hl H4连接数码管，输出显示信号；引脚P30，P31, P34连接信 号处理单元二进行二次处理。该单元功能的实现由内部烧写程序控制。实施例二 参见图1 图6，本实施例钟表式呼吸综合测试仪，与实施例一不同的 是含有时钟电路、倾斜信号采集电路，LED显示单元和第二信号处理单元，第一信号处理 单元和第二信号处理单元通讯连接；所述时钟电路相应控制和数据端口连接第二信号处理 单元中单片机的相应数据输入端口和控制端口，第二信号处理单元中的单片机设有相应控 制和数据端口连接LED显示单元的数字开关电路，通过所述数字开关电路连接LED指示灯， LED指示灯由一定数量的LED发光二极管围绕一个中心点环形布置组成钟表表盘形状。倾 斜信号采集电路由一个倾斜传感器构成，所述倾斜传感器选通连接第一信号处理单元单片 机的电源和第二信号处理单元中单片机的电源。时钟单元单元的功能是提供但前的日期与时间信号。倾斜信号采集电路的功能 是当本实用新型处于水平放置时，单片机Ul的电源开关闭合，使其处于呼吸综合测试仪模 式。当本实用新型处于竖直放置时，单片机Ul电源开关断开，同时向单片机U2输入信号， 使本实用新型处于时钟模式。第二信号处理单元的功能是接受信号处理单元一的信号进行二次处理、进行时钟 控制、控制LED显示单元。引脚P33、P32、P34为输入引脚，接受信号处理单元一的信号；引 脚SO S5，引脚R为输出引脚，将信号输出到LED显示单元；引脚T3为输入引脚，接受红 外接近传感器Transorf的信号；引脚PM为输入引脚，接受倾斜传感器的输出信号；引脚 A DP，Hl H4为输出引脚，控制数码管显示时间；引脚P25B、P^B、P27B为连接时钟芯片 DS1302的/RST、SCLK、I/O管脚，控制时钟芯片及接受时钟数据。 该单元功能的实现由内部烧写程序控制。实施例三参见图1 图8，本实施例钟表式呼吸综合测试仪，与实施例二不同的 是含有红外信号传感电路，所述红外信号传感电路由一红外信号传感器组成，所述红外信 号传感器输出信号控制连接第二信号处理单元中单片机的电源。红外信号采集电路的功能是，当有物体接近本实用新型时，红外接近传感器收到 信号，使本实用新型在时钟模式下显示当前日期。本实用新型钟表式呼吸综合测试仪，测肺活量时，显示单元的环形LED会根据吹 气力度的大小自动调整循环显示的状态。若吹气力度太小，侧只有黄灯(中间四个)顺时针 循环闪烁；随着吹气力度的增大，外围(12个)绿灯开始顺时针循环闪烁，并且力度越大，绿灯循环的次数越快；当吹气力度增大到一定程度时，绿灯由顺时针循环变成逆时针循环，以 提示测试者力度过大；当吹气停止时，黄灯、绿灯停止循环，只有圆心处一个红色发光二极 管亮，此时肺活量值被锁定。呼气力度测试时，该显示单元通过点亮LED的数目指示出测试者的最大呼气力 度。呼气力度大，则LED点亮的多；呼气力度小，则LED点亮的少。当呼气力度达到设定的 最大值时，LED全部点亮，并且随后黄色LED顺时针循环三圈，绿色LED逆时针循环一圈后停止。呼吸频率测试时，该显示单元会随着呼吸而闪烁。呼气时，LED由中间的红色向外 扩展；吸气时，LED由外环绿色向内收缩。处于钟表模式时，四个黄色LED以间隔一秒的时间顺时针循环闪烁，第五秒中间 的红色LED点亮，与此同时，外围的绿色LED顺时针移动一位。整个单元每分钟循环一次。 其中，Bl B12连接绿色LED，Yl W连接黄色LED，R连接红色LED。给出的具体实施方 式之电路图中，元器件清单列表如下，但本实用新型具体实施时，采用的元器件不限于此。元器件清单列表
图标名称型号生产厂家Ul, U2单片机AT89S52ATMEL公司U3, U4数字开关CD4051U5模/数装换器ADC0804U6时钟芯片DS1302无锡辐导微电子有限公司Transorl气体传感器美新公司Transor2倾斜传感器GD-A 155-STransor3红外接近传感器E18-D80NK
权利要求1.一种钟表式呼吸综合测试仪，含有气体信号采集单元，第一信号处理单元，数字显示 模块，所述气体信号采集单元包括气体传感器和AD转换电路，所述气体传感器输出信号通 过AD转换电路接入第一信号处理单元中单片机的相应数据输入端口，所述单片机设有相 应的I/O端口连接数字显示模块，其特征是同所述气体传感器的信号输出端连接有呼吸 周期采集单元，所述呼吸周期采集单元包括一运算放大器，气体传感器的信号输出端连接 所述运算放大器的反向输入端，运算放大器的同相输入端接基准信号，所述运算放大器的 输出端通过一开关连接第一信号处理单元中单片机的一个中断输入端口，运算放大器的输 出端与接地端之间连接一 LED灯。
2.根据权利要求1所述的钟表式呼吸综合测试仪，其特征是含有时钟电路、LED显示 单元和第二信号处理单元，第一信号处理单元和第二信号处理单元通讯连接；所述时钟电 路相应控制端口和数据端口连接第二信号处理单元中单片机的相应控制端口和数据输入 端口，第二信号处理单元中的单片机设有相应控制和数据端口连接LED显示单元的数字开 关电路，通过所述数字开关电路连接LED指示灯，LED指示灯由一定数量的LED发光二极管 围绕一个中心点环形布置组成钟表表盘形状。
3.根据权利要求2所述的钟表式呼吸综合测试仪，其特征是含有倾斜信号采集电路， 所述倾斜信号采集电路由一个倾斜传感器构成，所述倾斜传感器选通连接第一信号处理单 元单片机的电源和第二信号处理单元中单片机的电源。
4.根据权利要求2或3所述的钟表式呼吸综合测试仪，其特征是含有红外信号传感 电路，所述红外信号传感电路由一红外信号传感器组成，所述红外信号传感器输出信号控 制连接第二信号处理单元中单片机的电源。
专利摘要本实用新型涉及一种肺活量测试仪器。一种钟表式呼吸综合测试仪，含有气体信号采集单元，第一信号处理单元，所述气体信号采集单元包括气体传感器和AD转换电路，所述气体传感器输出信号通过AD转换电路接入第一信号处理单元中单片机的相应数据输入端口，所述单片机设有相应的I/O端口连接数字显示模块，同所述气体传感器的信号输出端连接有呼吸周期采集单元，所述呼吸周期采集单元包括一运算放大器，气体传感器的信号输出端连接所述运算放大器的反向输入端，所述运算放大器的输出端通过一开关连接第一信号处理单元中单片机的一个中断输入端口，运算放大器的输出端与接地端之间连接一LED灯。本实用新型钟表式呼吸综合测试仪功能多样，实用性强，使用方便。
文档编号A61B5/091GK201847681SQ20102059277
公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者崔帅, 崔立志, 李伟伟, 谢贝贝, 马志远, 高慧祥, 黄鑫, 齐义明 申请人:河南理工大学