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1、(10)申请公布号 CN 103040472 A (43)申请公布日 2013.04.17 CN 103040472 A *CN103040472A* (21)申请号 201310019083.4 (22)申请日 2013.01.20 A61B 5/107(2006.01) (71)申请人 山东电讯七厂有限责任公司 地址 272000 山东省济宁市济宁高新区济大 东路 136 号 (72)发明人 白跟顺 (74)专利代理机构 济宁宏科利信专利代理事务 所 37217 代理人 樊庆年 (54) 发明名称 半自动婴幼儿身长测量装置 (57) 摘要 半自动婴幼儿身长测量装置， 总体上包括有 机械装置。
2、、 电子电路和单片机及嵌入在单片机中 的控制程序。 其中机械装置包括有活动挡板、 计数 开始按钮、 固定挡板、 双路脉冲传感器、 拉线和槽 轮。 拉线缠绕在两个槽轮上， 拉线上连接设置有活 动挡板， 在缠绕有拉线的一个槽轮外侧， 设置有双 路脉冲传感器， 在设置有双路脉冲传感器的一端， 设置有固定挡板， 在固定挡板的一侧， 设置有计数 开始按钮。电子电路包括有计数开始按钮、 双路 脉冲编码器、 滤波整形电路、 键盘装置、 显示装置、 RS232接口和单片机。 单片机即中央处理器CPU为 增强型 51 内核的 STC89C58RD+。本发明整体结构 简单， 安装和操作使用方便， 稳定性好， 可靠。
3、性高。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 1/1 页 2 1. 半自动婴幼儿身长测量装置， 总体上包括有机械装置、 电子电路和单片机 （7） 及嵌 入在单片机 （7） 中的控制程序， 其特征在于机械装置包括有活动挡板 （8） 、 计数开始按钮 （3） 、 固定挡板 （9） 、 双路脉冲传感器 （10） 、 拉线 （11） 和槽轮 （12） ， 拉线 （11） 缠绕在两个槽轮 （12） 上， 拉线 （11） 上连接设置有活动挡板 （8） ， 在缠绕。
4、有拉线 （11） 的一个槽轮 （12） 外侧， 设置有双路脉冲传感器 （10） ， 在设置有双路脉冲传感器 （10） 的一端， 设置有固定挡板 （9） ， 在固定挡板 （9） 的一侧， 设置有计数开始按钮 （3） 。 2. 根据权利要求 1 所述的半自动婴幼儿身长测量装置， 其特征在于电子电路包括 有计数开始按钮 （3） 、 双路脉冲编码器 （1） 、 滤波整形电路 （2） 、 键盘装置 （6） 、 显示装置 （4） 、 RS232 接口 （5）和单片机 （7） ， 单片机 （7）即中央处理器 CPU 为增强型 51 内核的 STC89C58RD+， 其嵌入的控制程序包括有正交脉冲解码程序、 。
5、脉冲计数程序、 自校准系数计 算程序、 身长计算程序、 键盘管理程序、 显示程序。 3. 根据权利要求 1 和权利要求 2 所述的半自动婴幼儿身长测量装置， 其特征在于双路 脉冲编码器 （1） 通过滤波整形电路 （2） 连接到单片机 （7） ， 另有计数开始按钮 （3） 和键盘装 置 （6） 连接到单片机 （7） ， 单片机 （7） 上同时连接有显示装置 （4） 和 RS232 接口 （5） 。 4. 根据权利要求 1 和权利要求 2 所述的半自动婴幼儿身长测量装置， 其特征在于双路 脉冲编码器 （1） 输出的正交脉冲信号先输入到滤波整形电路 （2） ， 经整形及去除干扰后， 输 出的正交脉冲。
6、信号 A 和 B, 其相位差为 90 度， 且 A 相脉冲接入单片机 （7） 的 P0.5 脚， B 相 脉冲接入单片机 （7） 的 P3.3 脚 ； 计数开始按钮 （3） 接入单片机 （7） 的 P1.7 脚 ； 单片机 （7） 和键盘控制及数码管显示电路使用两线式的串行连接方式， 接入单片机 （7） 的 P2.0、 P2.1、 P2.2、 P2.3 脚 ； 键盘控制及数码管显示芯片为 CH452L。 5. 根据权利要求 1 和权利要求 2 所述的半自动婴幼儿身长测量装置， 其特征在于测量 身长的单片机控制程序包括下述步骤 ： 1、 开始， 程序初始化 ； 2、 检测按键， 是否有测量 “身。
7、高” 的按键按下 ； 3、 如果没有检测到 “身高” 按键按下， 则转到步骤 2 ； 如果有， 则转到步骤 4 ； 4、 等待活动挡板碰触计数开始按钮 ； 5、 如果活动挡板碰触了计数开始按钮， 则转到步骤 6 ； 如果活动挡板未碰触计数开始 按钮， 则转到步骤 4 ； 6、 调用正交脉冲解码程序、 脉冲计数程序 ； 7、 检测按键， 是否有测量 “身高” 的按键按下 ； 在这期间， 活动挡板可以随时前后移动 ； 8、 如果没有检测到 “身高” 按键按下， 则转到步骤 7 ； 如果有， 则转到步骤 9 ； 9、 调用身长计算程序、 显示程序及 RS232 接口传送程序。 权 利 要 求 书 C。
8、N 103040472 A 2 1/5 页 3 半自动婴幼儿身长测量装置 技术领域 0001 本发明涉及身高测量装置， 尤其涉及一种半自动婴幼儿身长测量装置。 背景技术 0002 现在婴幼儿体检时， 特别是尚不能站立或站立不稳的较小的婴幼儿， 需要躺在床 上测量其身高。一般把躺下测量身高叫做测量身长。现有的测量婴幼儿身长的方法主要有 以下几种 ： 1. 用尺子测量。一般有两种情况， 一种是直接用尺子对婴幼儿进行测量 ； 另一 种是在测量床边沿画上刻度尺， 婴幼儿躺下后利用刻度尺进行测量。这两种方法测量完毕 后， 都需要用手工记录结果， 再将测量的结果手工输入到其它装置进行编辑、 整理或用一定 。
9、的标准对婴幼儿的身长进行评价等。 此种方法测量精度较低， 一般误差为15毫米左右或 更高， 且操作繁琐， 效率低。 2. 利用超声波进行测量。 利用超声波反射的时差法原理进行测 量。这种测量方法配合一定的电路或智能装置， 可以实现测量结果的自动记录或远传。这 种方法在对超声波进行温度补偿的情况下 （超声波在空气中传播的速度和温度相关） ， 测量 误差一般为 5 毫米左右。但超声波探头有固定的盲区， 一般为 3440 厘米， 这就使得测量 床必须包含超声波探头的盲区长度， 使得测量床床体较长， 也就显得较笨重。 另外在超声波 探头和测量挡板之间的床体必须光滑， 不得有粗糙点， 否则会引起超声波反。
10、射， 造成测量失 败。超声波发射、 接收的电路较复杂， 故障率较高， 维护也比较麻烦。3. 利用脉冲计数法进 行测量。利用一定的机械装置使测量挡板带动脉冲传感器转动， 这样测量挡板拉动的距离 就转换为脉冲传感器的脉冲数。 选用P/R(每转输出脉冲数)高的脉冲传感器可使测量达到 较高精度。一般可到 13 毫米， 甚至 0.5 毫米。这种方法配合一定的电路或智能装置 可以实现测量结果的自动记录或远传。这种方法最大的缺点是只能单方向拉动测量挡板， 即只能使测量挡板向测量方向拉动， 只要向反方向移动一次， 脉冲的计数就会多， 本次测量 就会作废。在实际测量婴幼儿身长时， 有时小孩一动， 触及到测量挡板。
11、反方向晃动， 或测量 者手抖动或测量者无意中回拉等等情况， 都会造成测量错误， 使得本次测量作废。 这就造成 测量很不方便， 有时需反复测量， 效率较低。更为严重的是测量者手抖动或无意中回拉， 但 测量者本身并未觉察， 测量结果错误， 但测量者认为结果是正确的。 0003 以上几种方法都存在测量上的不足， 从而对实际工作造成影响。 0004 发明内容 本发明的目的在于， 克服现有技术的缺陷和不足， 为婴幼儿身长测量提供一种半自动、 操作简便、 测量准确的半自动婴幼儿身长测量装置。 0005 本发明所述的半自动婴幼儿身长测量装置， 总体上包括有机械装置、 电子电路和 单片机及嵌入在单片机中的控制。
12、程序。其中机械装置包括有活动挡板、 计数开始按钮、 固 定挡板、 双路脉冲传感器、 拉线和槽轮。拉线缠绕在两个槽轮上， 拉线上连接设置有活动挡 板， 在缠绕有拉线的一个槽轮外侧， 设置有双路脉冲传感器， 在设置有双路脉冲传感器的一 端， 设置有固定挡板， 在固定挡板的一侧， 设置有计数开始按钮。电子电路包括有计数开始 按钮、 双路脉冲编码器、 滤波整形电路、 键盘装置、 显示装置、 RS232 接口和单片机。单片机 说 明 书 CN 103040472 A 3 2/5 页 4 即中央处理器 CPU 为增强型 51 内核的 STC89C58RD+， 其嵌入的控制程序包括有正交脉冲解 码程序、 脉。
13、冲计数程序、 自校准系数计算程序、 身长计算程序、 键盘管理程序、 显示程序。双 路脉冲编码器通过滤波整形电路连接到单片机， 另有计数开始按钮和键盘装置连接到单片 机， 单片机上同时连接有显示装置和 RS232 接口。实施测量时， 本发明不必操作任何装置 即可允许活动挡板前后自由移动进行测量， 极大地方便了实际测量操作。 测量完毕后， 身长 数值自动读取、 显示， 还可利用标准 RS232 接口进行远传。本发明所使用的单片机即中央 处理器 CPU 为增强型 51 内核的 STC89C58RD+。双路脉冲编码器输出的为正交脉冲信号， 脉 冲 A 和脉冲 B 之间的相位差为 90 度。滤波整形电路。
14、包括有 R5、 R10、 C25、 C30 及芯片 U4 74HC14。双路脉冲编码器输出的正交脉冲信号先输入到滤波整形电路， 经整形及去除干扰 后， 输出的正交脉冲信号 A 和 B, 其相位差为 90 度， 且 A 相脉冲接入单片机的 P0.5 脚， B 相 脉冲接入单片机的 P3.3 脚。计数开始按钮接入单片机的 P1.7 脚。单片机和键盘控制及数 码管显示电路使用两线式的串行连接方式， 接入单片机的 P2.0、 P2.1、 P2.2、 P2.3 脚。键盘 控制及数码管显示芯片为 CH452L。测量身长的单片机控制程序包括下述步骤 ： 1、 开始， 程序初始化 ； 2、 检测按键， 是否有。
15、测量 “身高” 的按键按下 ； 3、 如果没有检测到 “身高” 按键按下， 则转到步骤 2 ； 如果有， 则转到步骤 4 ； 4、 等待活动挡板碰触计数开始按钮 ； 5、 如果活动挡板碰触了计数开始按钮， 则转到步骤 6 ； 如果活动挡板未碰触计数开始 按钮， 则转到步骤 4 ； 6、 调用正交脉冲解码程序、 脉冲计数程序 ； 7、 检测按键， 是否有测量 “身高” 的按键按下 ； 在这期间， 活动挡板可以随时前后移动 ； 8、 如果没有检测到 “身高” 按键按下， 则转到步骤 7 ； 如果有， 则转到步骤 9 ； 9、 调用身长计算程序、 显示程序及 RS232 接口传送程序。 0006 本。
16、发明所述的半自动婴幼儿身长测量装置， 包括有机械装置、 电子电路和单片机 及嵌入在单片机中的控制程序。其中机械装置包括有槽轮、 固定挡板、 活动挡板和拉线。电 子电路包括有计数开始按钮、 双路脉冲编码器、 滤波整形电路、 键盘装置、 显示装置和 RS232 标准接口。 单片机即中央处理器CPU为增强型51内核的STC89C58RD+， 其嵌入的控制程序包 括有正交脉冲解码程序、 脉冲计数程序、 自校准系数计算程序、 身长计算程序、 键盘管理程 序和显示程序。测量时， 本发明所述半自动婴幼儿身长测量装置不必操作任何装置即可允 许活动挡板前后自由移动进行测量， 极大地方便了实际测量操作， 提高了工。
17、作效率。 这在同 类型、 同性质的产品中还没有。 测量完毕后， 身长数值自动读取和显示， 还可利用标准RS232 口进行远传。 选用P/R(每转输出脉冲数)高的脉冲编码器(如P/R=1000)可使测量精度达 到 0.5 毫米。远高于其它方法测量的精度。本发明采取尽量用软件功能代替硬件功能 的方法， 使得外围线路简洁、 免调试、 成本低、 稳定可靠。 本发明所述半自动婴幼儿身长测量 装置的电源全部采用低压 +5V 供电， 没有较高高压， 提高了可靠性。本发明采用创新的正交 脉冲解码程序， 使得测量时， 不必操作任何装置即可允许活动挡板前后自由移动进行测量， 极大地方便了实际测量操作。这在同类型、。
18、 同性质的产品中还没有。本发明没有超声波探 头所要求的盲区， 所以做出的测量床比较美观、 小巧、 实用。 本发明有自校准系数计算程序， 对脉冲编码器及机械装置的要求较低。脉冲编码器只要求能稳定的输出脉冲数， 两路信号 说 明 书 CN 103040472 A 4 3/5 页 5 相位相差 90 度即可 ； 对机械装置的要求只要使测量挡板能正常带动脉冲传感器转动即可。 这样可使整个装置具有稳定性强、 可靠性高、 有利于规模生产等特点。 0007 本发明所述半自动婴幼儿身长测量装置， 整体结构简单， 安装和操作使用方便， 稳 定性好， 可靠性高。使用本发明所述的半自动婴幼儿身长测量装置， 可以实现。
19、操作简便， 测 量准确。 附图说明 0008 附图 1 是本发明所述半自动婴幼儿身长测量装置的电气方框图， 附图 2 是本发明 所述半自动婴幼儿身长测量装置的机械结构示意图， 附图 3 是本发明所述半自动婴幼儿身 长测量装置的电气原理图， 附图 4 是本发明所述半自动婴幼儿身长测量装置的单片机控制 程序的控制步骤图。 1双路脉冲编码器 2滤波整形电路 3计数开始按钮 4显示 装置 5RS232 接口 6键盘装置 7单片机 8活动挡板 9固定挡板 10双 路脉冲传感器 11拉线 12槽轮。 具体实施方式 0009 现参照附图 1、 附图 2、 附图 3 和附图 4， 结合实施说明如下 ： 本发明。
20、所述的半自动 婴幼儿身长测量装置， 总体上包括有机械装置、 电子电路和单片机7及嵌入在单片机7中的 控制程序。其中机械装置包括有活动挡板 8、 计数开始按钮 3、 固定挡板 9、 双路脉冲传感器 10、 拉线 11 和槽轮 12。拉线 11 缠绕在两个槽轮 12 上， 拉线 11 上连接设置有活动挡板 8， 在缠绕有拉线11的一个槽轮12外侧， 设置有双路脉冲传感器10， 在设置有双路脉冲传感器 10的一端， 设置有固定挡板9， 在固定挡板9的一侧， 设置有计数开始按钮3。 电子电路包括 有计数开始按钮 3、 双路脉冲编码器 1、 滤波整形电路 2、 键盘装置 6、 显示装置 4、 RS232。
21、 接口 5 和单片机 7。单片机 7 即中央处理器 CPU 为增强型 51 内核的 STC89C58RD+， 其嵌入的控制 程序包括有正交脉冲解码程序、 脉冲计数程序、 自校准系数计算程序、 身长计算程序、 键盘 管理程序、 显示程序。双路脉冲编码器 1 通过滤波整形电路 2 连接到单片机 7， 另有计数开 始按钮 3 和键盘装置 6 连接到单片机 7， 单片机 7 上同时连接有显示装置 4 和 RS232 接口 5。实施测量时， 本发明不必操作任何装置即可允许活动挡板前后自由移动进行测量， 极大 地方便了实际测量操作。测量完毕后， 身长数值自动读取、 显示， 还可利用标准 RS232 接口 。
22、进行远传。本发明所使用的单片机 7 即中央处理器 CPU 为增强型 51 内核的 STC89C58RD+。 双路脉冲编码器 1 输出的为正交脉冲信号， 脉冲 A 和脉冲 B 之间的相位差为 90 度。滤波整 形电路 2 包括有 R5、 R10、 C25、 C30 及芯片 U474HC14。双路脉冲编码器 1 输出的正交脉冲 信号先输入到滤波整形电路2， 经整形及去除干扰后， 输出的正交脉冲信号A和B,其相位差 为 90 度， 且 A 相脉冲接入单片机 7 的 P0.5 脚， B 相脉冲接入单片机 7 的 P3.3 脚。计数开 始按钮 3 接入单片机 7 的 P1.7 脚。单片机 7 和键盘控制。
23、及数码管显示电路使用两线式的 串行连接方式， 接入单片机 7 的 P2.0、 P2.1、 P2.2、 P2.3 脚。键盘控制及数码管显示芯片为 CH452L。测量身长的单片机控制程序包括下述步骤 ： 1、 开始， 程序初始化 ； 2、 检测按键， 是否有测量 “身高” 的按键按下 ； 3、 如果没有检测到 “身高” 按键按下， 则转到步骤 2 ； 如果有， 则转到步骤 4 ； 说 明 书 CN 103040472 A 5 4/5 页 6 4、 等待活动挡板碰触计数开始按钮 ； 5、 如果活动挡板碰触了计数开始按钮， 则转到步骤 6 ； 如果活动挡板未碰触计数开始 按钮， 则转到步骤 4 ； 6。
24、、 调用正交脉冲解码程序、 脉冲计数程序 ； 7、 检测按键， 是否有测量 “身高” 的按键按下 ； 在这期间， 活动挡板可以随时前后移动 ； 8、 如果没有检测到 “身高” 按键按下， 则转到步骤 7 ； 如果有， 则转到步骤 9 ； 9、 调用身长计算程序、 显示程序及 RS232 接口传送程序。 0010 本发明所述的半自动婴幼儿身长测量装置， 包括有机械装置、 电子电路和单片机 及嵌入在单片机中的控制程序。其中机械装置包括有槽轮、 固定挡板、 活动挡板和拉线。电 子电路包括有计数开始按钮、 双路脉冲编码器、 滤波整形电路、 键盘装置、 显示装置和 RS232 标准接口。 单片机即中央处。
25、理器CPU为增强型51内核的STC89C58RD+， 其嵌入的控制程序包 括有正交脉冲解码程序、 脉冲计数程序、 自校准系数计算程序、 身长计算程序、 键盘管理程 序和显示程序。测量时， 本发明所述半自动婴幼儿身长测量装置不必操作任何装置即可允 许活动挡板前后自由移动进行测量， 极大地方便了实际测量操作， 提高了工作效率。 这在同 类型、 同性质的产品中还没有。 测量完毕后， 身长数值自动读取和显示， 还可利用标准RS232 口进行远传。 选用P/R(每转输出脉冲数)高的脉冲编码器(如P/R=1000)可使测量精度达 到 0.5 毫米。远高于其它方法测量的精度。本发明采取尽量用软件功能代替硬件。
26、功能 的方法， 使得外围线路简洁、 免调试、 成本低、 稳定可靠。 本发明所述半自动婴幼儿身长测量 装置的电源全部采用低压 +5V 供电， 没有较高高压， 提高了可靠性。本发明采用创新的正交 脉冲解码程序， 使得测量时， 不必操作任何装置即可允许活动挡板前后自由移动进行测量， 极大地方便了实际测量操作。这在同类型、 同性质的产品中还没有。本发明没有超声波探 头所要求的盲区， 所以做出的测量床比较美观、 小巧、 实用。 本发明有自校准系数计算程序， 对脉冲编码器及机械装置的要求较低。脉冲编码器只要求能稳定的输出脉冲数， 两路信号 相位相差 90 度即可 ； 对机械装置的要求只要使测量挡板能正常带。
27、动脉冲传感器转动即可。 这样可使整个装置具有稳定性强、 可靠性高、 有利于规模生产等特点。 0011 当活动挡板 8 移动时， 通过拉线 11 及槽轮 12 带动双路脉冲编码器 1 转动， 从而输 出正交脉冲信号。固定挡板 9， 作为测量身长的起始端， 上面装有计数开始按钮 3。测量时， 活动挡板 8 先碰触计数开始按钮 3， 中央处理器 CPU 识别到 “计数开始” 按钮被碰触后， 开始 调用正交脉冲解码程序、 脉冲计数程序进行计数。活动挡板 8 这时可以随意前后自由移动， 脉冲计数程序会自动识别计数。当活动挡板 8 移动时 , 通过拉线 11 及槽轮 12 带动双路脉 冲编码器 1 转动，。
28、 从而输出正交脉冲信号。即输出两路相位相差 90 度的脉冲 A 和 B, 两路 脉冲的相位关系和编码器旋转方向有关， 也即和活动挡板 8 的拉动方向有关， 当编码器正 向 ( 顺时针 ) 旋转时， A 相脉冲相位超前 B 相脉冲 90 度 ； 当编码器反向 ( 逆时针 ) 旋转时， B 相脉冲相位超前 A 相脉冲 90 度 ； 这两路脉冲经由 R5， C25， R10， C30， U4 组成的滤波整形电 路， 如图 3 所示， 去除杂波及干扰后， 进入单片机即中央中央处理器 CPU U5 的 P0.5 和 P3.3 脚， 进行软件解码， 确定编码器旋转方向及在这个方向下输出的脉冲数。当按动键盘。
29、装置 6 上的测量按钮后且计数开始按钮3有效时， 单片机U5开始对输入的两路脉冲信号进行软件 解码， 为使测量精度高， 稳定可靠， 对软件解码的算法进行了创新， 以脉冲 A 为基准， 当其脉 冲电平为 0 时， 分别记录脉冲 A 和脉冲 B 的状态 ； 当其脉冲电平为 1 时， 再分别记录脉冲 A 说 明 书 CN 103040472 A 6 5/5 页 7 和脉冲 B 的状态 ； 这样就有了 4 个变量， 根据编码器旋转原理将这 4 个变量同时判断， 即可 稳定的分辨出编码器旋转的方向及在这个方向下输出的脉冲数， 将这两个方向下的脉冲数 分别计数， 再经过运算， 即得出一个方向下的脉冲数。根。
30、据测量床测量婴幼儿身长的指标， 例如 ： 其身长测量范围为 30100 厘米， 则有效距离为 70 厘米， 即 700 毫米， 测量挡板拉动 700 毫米， 脉冲数为 4000 个， 则 1 毫米折合脉冲数为 5.71 个， 或一个脉冲折合 0.175 毫米， 从而计算出测量挡板实际移动的距离。 用测量床的总长度减去测量挡板移动的距离即得出 婴幼儿的身长值。计算出婴幼儿的身长值后， 单片机 U5 将测量值送显示装置 4 进行显示， 同时送入 RS232 接口装置 5 进行数据远传。在实际规模量产时， 由于机械结构和编码器等 的差别， 测量挡板拉动 700 毫米距离， 所产生的脉冲数不一致， 如。
31、果用一个运算系数， 计算 出的测量挡板实际移动的距离会有较大差异， 针对这种情况， 在装置中引入了自校准系数 计算程序。 在机械结构和编码器固定的情况下， 以身长测量范围为30100厘米为例， 具体 算法如下 ： 1. 记录测量挡板拉到 30 厘米处， 所产生的脉冲数。2. 记录测量挡板拉到 100 厘 米处， 所产生的脉冲数。3. 计算出 70 厘米所对应的脉冲系数。引入了自校准系数计算程序 后， 解决了量产时由于机械结构和编码器等的差别造成的较大误差。本发明所述半自动婴 幼儿身长测量装置， 整体结构简单， 安装和操作使用方便， 稳定性好， 可靠性高。 使用本发明 所述的半自动婴幼儿身长测量装置， 可以实现操作简便， 测量准确。 说 明 书 CN 103040472 A 7 1/3 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103040472 A 8 2/3 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 103040472 A 9 3/3 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 103040472 A 10 。