作者/刘冬冬、刘媛杰、张义举，塔里木大学

基金项目：家庭式智能身高体重测量仪项目号：201610757046国家级大创。

家庭式智能身高体重测量仪

作者/刘冬冬、刘媛杰、张义举，塔里木大学

基金项目：家庭式智能身高体重测量仪项目号：201610757046国家级大创。

该身高体重测量仪以单片机为控制核心，设计了一套简易实用系统，可以较为精确的测量人体的体重、身高、和环境温度湿度。该系统由以下几部分组成：采用STC89C51单片机的主控制单元，采用超声波传感器的身高测量单元，采用压力传感器的体重测量单元，采用DHT11温湿度传感器的温湿度测量单元，采用LED数码管的显示单元。该系统工作性能稳定，测量快速精确，显示简单明了，实现了设计中的技术要求。

单片机；超声波传感器；压力传感器；温湿度传感器

随着生活水平的提高，物质生活已经非常满意，健康就成为了人们追求的另一目标。体重和身高作为衡量健康的重要指标，我们需要一种能够快速便捷的测量身高和体重，并计算出身高体重比的设备。所以我们利用所学知识设计了新型的身高体重测量仪，该身高体重测量仪小巧美观，使用方便，性价比高，适合个人、家庭和医疗机构使用，解决了现有装置存在外界因素干扰大、自动化程度低、测量结果准确性差的缺点，其组成包括有称盘、超声波身高测量支架、超声波测距模块、温湿度模块、发光二极管、LED数码管显示模块、A/D转换模块和电源模块。该装置具有自动化程度高、测量数据精确度高的优点，利用数码管显示测量结果，减少了外界因素的干扰。该装置具有比较广泛的应用范围。

该家庭式智能身高体重测量仪的控制器采用STC89C51单片机，该单片机价格便宜，性价比高，适合作为小型设备的处理器。此单片机可以反复写入程序，方便程序的调试和优化。片内资源比较丰富，充分利用它的片内资源，就可在较少外围电路的情况下构成功能比较完善的身高体重测量系统。

体重模块电路主要依靠压力传感器来实现人体体重的测量，压力传感器的形变引起电阻变化进而将人体的体重信号转换为电压信号，电压信号经过处理电路的放大和滤波之后，信号被送入HX71124位高精度A/D转换器。经过高精度A/ D转换器将电压信号的模拟量转换成单片机能够识别数字量，并把数字量传送给单片机。单片机对收到的数据进行处理后，通过数码管显示出所测量的实际体重。这种测量较为方便快捷，精确度比较高，应用较为广泛。

身高测量模块主要依靠超声波传感器来实现人体身高的测量。超声波传感器既能发出超声波也能接收超声波。测量人体的身高时，首先测出超声波从发射到到遇到头顶返回所经历的时间，然后再根据超声波在空气中的传播速度，就可以计算出超声波传感器距离头顶的距离。由于超声波传感器距离地面的距离是定值，就可以计算出被测量人的身高。

身高和体重分别测量出来之后，利用BMI的计算公式BMI=体重（kg）/身高（m）²，计算出身高体重指数，可以了解自己的健康状态。为了更方便直观的显示健康状况，该装置用三个不同颜色的发光二极管来表示不同的健康状态。当体重偏瘦时黄色二极管亮。当体重正常时绿色二极管亮。当体重偏胖时红色二极管亮。通过发光二极管的颜色，可以方便直观的了解自己的健康状况。

测温湿度模块主要依靠DHT11温湿度传感器来测量所处环境的温度和湿度，该传感器是一个复合传感器，传感器包括一个电阻式感湿原件用来测量湿度，一个NTC测温元件用来测量温度。该传感器具有响应速度迅速、测量精确度较高、性价比极高、可以同时测量环境温度和温度等特点。当环境中的温度和湿度发生变化时，湿度传温度感器和湿度传感器迅速作出相应的变化，然后引起电阻阻值的变化，进而转变为电压的变化，然后把电压信号的模拟量经过高精度A/D转换器转换为数字信号，然后送入到单片机中。单片机对送入的数字信号进行处理计算并得到实际的温度和湿度值，然后通过显示模块实现对温度和湿度的实时显示。

显示模块电路主要依靠LED数码管动态扫描来进行测量数据的显示，利用人眼的视觉暂留效应和数码管的余晖效应使人眼看不出数码管闪烁。LED数码管有能耗低，编程简单，显示清晰，性价比高等优点。并且LED数码管在晚上也可以清楚的显示测量信息，故选用LED数码管作显示模块。

图1

电源模块由5V电源供电。由于该装置所有元件的电源部分都是用5V电源驱动，所以该装置由统一的5V电源供电。低压供电具有安全可靠，节能减排的优点。并且5V电源比较普及，平时可以用充电宝作为该装置的供电电源。

该装置的工作过程为：接入电源，当人站在秤盘上时，测量模块开始工作迅速测量出身高体重，并且计算出MBI值。通过显示电路将测量值显示在LED数码管上，同时发光二极管亮提醒测量者的健康状况。当不测量身高体重时，按下切换按钮，此时启动温湿度测量模块，实时检测当前环境的温度和湿度，并通过显示电路由数码管显示。

系统软件设计采用KEIL调试工具，编程语言采用了我们比较熟悉的C语言，C语言具有编程简单，可读性强的优点。方便我们不断优化系统，以达到最优设计方案。

该家庭式智能身高体重测量仪控制系统功耗低，运行经济可靠。争取利用最简单经济的元件，来满足设计要求，并达到一定的精确度。该装置适用于大部分家庭，应用市场较为广泛。

＊ [1]林立.单片机原理及应用（第二版）.电子工业出版社，2009

＊ [2]童诗白.模拟电子技术基础（第四版）.高等教育出版社，2009

＊ [3]郭天祥.新概念51单片机C语言教程.电子工业出版社，2009

＊ [4]边莉.51单片机基础与实力进阶.清华大学出版社，2012

＊ [5]谭浩强.C语言设计（第三版）.清华大学出版社，2005

＊ [6]徐爱钧，徐阳.Keil C51单片机高级语言应用编程与实践.电子工业出版社，2013