基于蓝牙传输的信号采集与分析系统设计

兰州理工大学毕业设计说明书
基于蓝牙传输的信号检测与分析系统
摘要
数字信号处理技术广泛应用于现代社会各个领域，也是国内外众多高校电子信息、通信技术等相关专业学生的必修课程。

由于“数字信号处理”概念抽象、理论繁多、与工程实际联系非常紧密，学生在学习该门课程时，其中的分析方法与基本理论不能很好地掌握和理解，常常感到枯燥乏味。

本系统选用高性能51内核单片机作为信号采集终端的核心控制器，应用蓝牙无线通信技术实现信号的无线传输，利用LabVIEW 2010图形化编程集成开发环境开发上位机程序，设计出一个用于“数字信号处理课程”的课堂教学演示系统。

通过系统对环境温度、湿度、光照强度和人体脉搏信号进行实时采集，对采集到的脉搏信号进行现场处理、分析和疲劳程度评估，将一个具体的数字信号检测与分析系统完整、清晰、直观、生动的展示出来，从而帮助学生形象、直观、深入的理解课堂内容，掌握数字信号处理的相关概念、理论和方法，提高学生应用所学知识解决实际问题的能力。

关键词：数字信号处理；单片机；蓝牙技术；虚拟仪器
Bluetooth-based signal detection and analysis system
Abstract
Digital signal processing technology is widely used in various fields of modern society; it is the required courses of many colleges and universities students whose major is electronic information, communication technology and other related majors whether he study at home or abroad. As the “digital signal processing” has a lot of concept of abstract, range of theoretical and very close contact with the engineering, some of the methods of analysis and basic theory cannot been grasped and understood profitably for the students in this field, they even feel it is boring. We have selected high-performance 51-SCM as the core controller, applied Bluetooth wireless communication technology for wireless transmission of signals, use the LabVIEW 2010 integrated development environment to develop the host computer program, designed a demonstration system for the “Digital Signal treatment course “teaching.
Collected environmental temperature, humidity, light intensity and human pulse signals in real-time by this system, through processing, analyzing, fatigue assessment of the collected signal on-site, a concrete digital signal examination and analysis system complete, clear, direct-viewing, vivid demonstration, thus helps the student image, intuitively, the thorough understanding classroom content, mastering digital signal processing related concepts, theories and methods to improve the ability of use related knowledge to solve practical problems.
Key words：Digital signal processing; SCM; Bluetooth technology; virtual instrument
目录
摘要............................................................. - 1 -Abstract............................................................. - 2 -第一章绪论........................................................ - 3 -
1.1引言....................................................... - 3 -
1.1.1课题设计背景和意义........................................ - 3 -
1.1.2国内外研究现状............................................ - 3 -
1.1.3设计任务及目标............................................ - 4 -
1.2单片机技术简介............................................. - 4 -
1.2.151内核单片机的发展及应用 .................................. - 4 -
1.2.2STC12C5410AD单片机的功能特点............................... - 5 -
1.3LabVIEW 2010开发环境简介 .................................... - 5 -
1.3.1虚拟仪器技术 ............................................. - 5 -
1.3.2LabVIEW 2010开发环境的特点................................. - 6 -
1.4本章小结................................................... - 6 -第二章系统结构及工作原理.......................................... - 7 -
2.1系统总体方案设计........................................... - 7 -
2.2下位机硬件设计............................................. - 8 -
2.2.1电源模块................................................. - 8 -
2.2.2单片机工作电路............................................ - 9 -
2.2.3光电脉搏传感器........................................... - 10 -
2.2.4DS18B20数字温度传感器.................................... - 11 -
2.2.5AM1001湿度传感器 ........................................ - 14 -
2.2.6光照强度采集电路......................................... - 15 -
2.2.7独立按键................................................ - 15 -
2.2.8LED状态指示灯........................................... - 16 -
2.2.9蓝牙传输模块 ............................................ - 17 -
2.2.10上位机硬件设计.......................................... - 18 -
2.3系统软件设计.............................................. - 18 -
2.3.1下位机程序设计........................................... - 18 -
2.3.2上位机程序设计........................................... - 19 -
2.4系统测试.................................................. - 19 -
2.4.1系统功能测试 ............................................ - 19 -
2.4.2信号采样频率测定......................................... - 20 -
2.5本章小结.................................................. - 20 -第三章脉搏信号采集............................................... - 21 -
3.1系统硬件连接及驱动程序安装................................ - 21 -
3.1.1硬件电路连接 ............................................ - 21 -
3.1.2USB转串口驱动安装........................................ - 22 -
3.2信号采集操作流程.......................................... - 23 -
3.2.1信号采集................................................ - 23 -
3.2.2信号回放................................................ - 27 -
3.3本章小结.................................................. - 27 -第四章脉搏信号处理与分析......................................... - 28 -
4.1脉搏信号预处理............................................ - 28 -
4.1.1数据导入................................................ - 28 -
4.1.2平滑滤波................................................ - 30 -
4.1.3工频去除................................................ - 30 -
4.1.4数字滤波................................................ - 31 -
4.2脉搏信号特征提取.......................................... - 33 -
4.2.1峰值检测................................................ - 33 -
4.2.2周期检测................................................ - 33 -
4.2.3频域分析................................................ - 34 -
4.2.4功率谱分析.............................................. - 35 -
4.3脉搏信号分析结果输出...................................... - 36 -
4.3.1基本信息................................................ - 37 -
4.3.2特征参数................................................ - 37 -
4.3.3疲劳度估计.............................................. - 38 -
4.4系统帮助.................................................. - 38 -
4.5本章小结.................................................. - 39 -第五章总结和讨论................................................. - 40 -参考文献........................................................... - 41 -专业文献阅读......................................................... - 42 -致谢............................................................ - 51 -附录一(系统下位机源程序) ............................................. - 52 -
第一章绪论
1.1引言
1.1.1课题设计背景和意义
数字信号处理(Digital Signal Processing)是利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器（DSP）和专用集成电路（ASIC）等，将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。

其目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波，从信号中提取有用的信息。

数字信号处理技术及设备具有模拟信号处理技术与设备所无法比拟的优点，因此在通信、军事、自动控制、医疗、图像视频处理等领域得到了广泛应用。

今天“数字信号处理”也是国内外众多高校电子信息、通信技术类专业学生必修的专业基础课程。

由于“数字信号处理”概念抽象、理论繁多、与工程实际联系非常紧密，学生在学习该门课程时，其中的分析方法与基本理论不能很好地掌握和理解，常常感到枯燥乏味。

因此如何帮助学生理解与掌握课程中的基本概念、基本原理和基本分析方法，提高学生综合应用所学知识解决实际问题的能力，成为数字信号处理课程教学中急需解决的重大难题。

本系统选用高性能51内核单片机为作下位机核心，结合温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、脉搏传感器和集成蓝牙无线通信模块，设计出一个能够对温度、湿度、光照强度、脉搏信号进行实时采集与无线传输的下位机系统，然后利用LabVIEW图形化编程开发环境设计出系统上位机程序，进而搭建起一个能够实现用通用计算机无线接收并处理下位机采集信号功能的信号检测与分析系统。

通过本系统对环境温度、湿度、光照强度和人体脉搏信号进行实时采集，对采集到的脉搏信号进行现场处理和分析，将一个具体的数字信号检测与分析系统完整、清晰、直观、生动的展示出来，从而帮助学生形象、直观、深入的理解课堂内容，掌握数字信号处理的相关概念、理论和方法，进而提高学生应用数字信号处理课程所学知识解决实际问题的能力。

1.1.2国内外研究现状
单片机是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口、中断系统、定时/计时器以及显示驱动、脉宽调制、A/D转换等电路集成到一块硅片上构成的计算机系统。

1971年Intel公司研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel 4004，经过近半个世纪的发展，单片机的应用已经占据了整个计算机世界的半壁江山，被广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。

蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术。

其采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，工作在全球通用的2.4GHz频段，采用分时复用方案实现全双工通信，有效地简化了通信设备之间的连接，使数据传输变得更加迅速高效。

被广泛应用于移动电
话、无线耳机、笔记本电脑等众多设备之间信息无线交换系统中。

虚拟仪器（virtual instrument）是以计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能的技术。

LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是美国 NI 公司推出的一种图形化语言编程开发环境，它集成了满足 GPIB、VXI、RS-2 32 和 RS-485 协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能，还内置了便于应用TCP/IP、A ctiveX 等软件标准的库函数，是一个功能强大且灵活的虚拟仪器开发软件，被工业界、学术界和研究实验室所视为一个标准的数据采集和仪器控制工具。

本系统选用宏晶科技有限公司生产的STC12C5410AD高性能单片机作为下位机控制器，应用蓝牙通信技术实现数据的短距离无线传输，利用LabVIEW 2010集成开发环境设计上位机人机交互程序，成功的搭建起一个结构简单、性能稳定、功能强大、成本低廉的数字信号处理教学课堂演示系统。

该系统不仅能够演示数字信号处理课程教学当中所涉及的众多理论与方法，而且其自身也开创了一种结构简单、性能稳定、高效、经济的信号检测与分析系统实现新方案，在帮助同学们学好数字信号处理课程之余，这种系统设计方案对他们也有很好的启发作用和借鉴之处。

1.1.3设计任务及目标
1.1.3.1系统设计的任务
以传感器技术、蓝牙技术、单片机技术、电子技术、信号处理技术为基础，实现对脉搏、温度、湿度等多种信号的采集和传输，并在上位机实现信号的接收、存储、显示、调用和回放；应用信号处理的基本理论与方法实现信号的时域分析、频域分析和数字滤波器设计。

1.1.3.2设计主要内容及功能指标
1.脉搏、温度传感器选择，调理电路、接口电路设计
2.信号的无线发送与接收
3.上位机信号采集与分析界面设计
4.在上位机实现信号的接收、存储、显示、调用和回放
5.在上位机实现信号的时域分析、频域分析和数字滤波器设计
1.2单片机技术简介
1.2.151内核单片机的发展及应用
单片机诞生于20世纪70年代末，随着半导体工艺和技术的不断进步，单片机技术取得了长足的进展，尤其是以INTEL 8031指令系统为核心的单片机系统赢得了市场的广泛认可。

现在兼容8031指令系统的单片机有上百种之多，而把所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称为51内核单片机，简称51单片机。

当前常用的51单片机产品主要有：
Intel的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；
ATMEL的：89C51、89C52、89C2051等；
Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon)等；
今天单片机已经渗透到我们生活的各个领域，广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。

导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，各种智能IC卡，轿车安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机、程控玩具、电子宠物等等，如今几乎很难找到没有单片机踪迹的领域。

1.2.2STC12C5410AD单片机的功能特点
STC12C5410AD是由宏晶科技有限公司生产的单时钟/机器周期（1T）51内核单片机。

其中包含中央处理器、程序存储器（Flash）、数据存储器（RAM）、EEPROM、定时/计数器、I/O接口、UART接口和中断系统、SPI接口、高速A/D转换模块、PWM（捕捉/比较）单元以及硬件看门狗、电源监控、片内RC振荡器等模块，是一款全新的高速、低功耗新一代51单片机。

STC12C5410AD单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可以很容易地构成典型的测控系统。

其主要性能参数及特点有：增强型1T流水线/精简指令集结构8051CPU；工作电压：5.5V‐3.4V；工作频率范围：0‐35MHz，相当于普通8051的0‐420MHz；用户应用程序空间10K字节；片上集成512字节RAM；通用I/O口（15个），复位后为：准双向口/弱上拉，也可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏；ISP（在系统可编程）/ASP（在应用可编程），无需专用编程器，可通过串口（P3.0/P3. 1）直接下载用户程序；内置EPROM功能；内置看门狗；内部集成MAX810专用复位电路；时钟源：内部集成R/C振荡器，也可用外部高精度晶体/时钟，而且用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟，常温下内部R/C振荡器频率为：5.65MHz~5.95MHz；共2个16位定时器/计数器；PWM(4位)/PCA（可编程计数器阵列），也可用来在实现4个定时器；内置8路10位精度ADC；通用异步串行口（UART）；SPI同步通信口，主模式/从模式；工作温度范围：0‐75℃/-40‐+85℃等。

STC12C5410AD单片机功能强大、性能优越、价格便宜、结构紧凑而且兼容8051指令系统，不仅可以满足系统设计所需的条件，而且使得系统结构紧凑、成本低廉，是本系统单片机的首选。

1.3LabVIEW 2010开发环境简介
1.3.1虚拟仪器技术
虚拟仪器是由计算机硬件资源和用于数字分析与处理、过程通讯以及图形界面的软件组成的测控系统。

虚拟仪器技术是测试技术和计算机技术相结合的产物，是两门学科最新技术的结晶。

融合了测试理论、仪器原理和技术、计算机接口技术、高速总线技术以及图形软件编程技术于一体。

利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和
自动化的应用。

其灵活高效的软件能帮助用户创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。

目前在虚拟仪器领域内技术比较成熟和应用较为广泛的要属美国NI公司的LabVIE W软件及相关采集设备。

1.3.2LabVIEW 2010开发环境的特点
LabVIEW 2010是LabVIEW的最新版本，它在以前版本的基础之上提供了更多高端支持：流线型软件安装，基于网络的硬件配置。

此外，LabVIEW 2010有一个重要特点，就是在以前版本的基础上改进了生成优化机器代码的后台编译器，使得程序执行速度提高了60%，应用时间机制和简化的硬件同步技术，使得设计工作效率更高。

1.4本章小结
本章主要对数字信号处理技术、单片机技术、LabVIEW 2010集成开发环境和系统开发设计的应用背景进行了介绍。

在详细讲述系统开发历史背景、应用价值和现实意义的基础之上，对单片机及单片机技术、虚拟仪器及LabVIEW 2010集成开发环境的概貌、特点和应用作了概括性的介绍，与此同时也间接地对本系统设计所涉及的主要技术领域和设计思路进行了简要说明。

第二章系统结构及工作原理
2.1系统总体方案设计
基于蓝牙传输的信号检测与分析系统从软硬件角度划分，由硬件系统和软件系统构成；从通信系统结构的角度划分，由信源和信宿构成；从系统功能模块的角度划分，由下位机模块和上位机模块构成。

系统总体结构框图如图2.1所示。

图 2.1系统结构框图
图2.1的上半部分是系统的下位机系统，也是系统的信号采集与发送模块。

下位机是以STC12C5410AD单片机为核心控制器，系统的输入信号共有五个：模拟脉搏信号、模拟湿度信号、模拟光照强度信号、数字温度信号和独立按键动作信号；系统的输出信号有两个，分别是LED控制信号和蓝牙无线发射模块控制信号。

脉搏、湿度、光照强度信息经相应的传感器及调理电路调整后，转化为符合A/D转换模块要求的电压信号，经多路A/D转换后的数字信号和数字温度信号一起传输到“数字信号选择开关”，单片机根据独立按键的动作改变“数字信号选择开关”的选通状态，读取相应的数据，然后输出LED控制信号以显示系统读取的数据类型，并控制蓝牙模块把读到的数据发送出去，这就是下位机工作的基本原理。

下位机工作条件及技术参数如表2.1：
表2.1 下位机工作条件及技术参数表
图2.1的下半部分是系统的上位机结构框图，也是数据的接收和处理终端。

系统上位机设计应用虚拟仪器原理及其设计思想，以个人计算机硬件和Windows操作系统为依托，应用LabVIEW 2010虚拟仪器设计软件设计系统上位机程序，从而将下位机发送的数据引入个人计算机系统当中，然后利用通用计算机强大的存储、运算和显示能力实现信号的保存、处理、分析和显示功能。

上位机系统性能参数要求如表2.2：
表 2.2 上位机系统性能参数表
蓝牙接收模块接收到下位机发出的无线信号后，转化为符合RS-232协议的电平信号并输出，利用计算机标准的RS-232串行通讯口及Windows操作系统中集成的串口驱动程序，便可实现计算机与下位机之间的通信连接，然后利用LabVIEW 2010集成开发环境设计串口控制程序和信号处理程序，从而实现信号的上位机接收、处理与分析功能。

2.2下位机硬件设计
2.2.1电源模块
电源是任何一个电子系统都不可缺少的部分，综合分析该系统各电子元件的工作电压特点可知，整个下位机电路用一个+5V直流电源便可满足整个电路的供电需求，因此选用了常用的直流三端稳压模块LM7805作为稳压器件，结合~220V转+9V电源变压器和
滤波电容便构成了系统下位机电源电路。

电源电路原理如图2.1.1所示。

图
2.1.1 电源电路原理图
在图2.1.1中，Mast_Power_Key 是系统下位机主电源开关，D1的作用是防止电源正负极接反给系统造成的危害，Power_Flage_LED 是一个发光二极管，是系统电源工作指示灯。

2.2.2 单片机工作电路
2.2.2.1 时钟电路
时钟是单片机系统正常工作不可缺少信号，综合考虑到本系统对单片机的工作频率要求和串口传输速率的配置，先用了11.0592MHz 的石英晶体振荡器作为单片机主时钟发生器件。

单片机时钟电路如图2.2.1所示。

图 2.2.1 单片机时钟电路图
2.2.2.2 复位电路
单片机系统正常工作时需要上电自动复位，即单片机的RST 引脚为高电平并保持2个时钟周期以上，用以单片机对相关的寄存器进行初始化。

为了方便系统在出现异常的情况下迅速回到正常状态，本系统还设计了手动强行复位电路，即可以按下复位按键对系统进行强行复位。

复位电路原理图如图2.2.2所示。

图 2.2.2 复位电路原理图
2.2.3光电脉搏传感器
脉搏传感器是把脉搏信号转换为电信号的器件，它的作用是把人体脉搏信号（非电量信号）转化为一定幅度范围内的模拟电压信号，以供后继电路处理。

脉搏传感器性能的优劣和稳定性好坏，不仅直接关系到后续调整电路及上位机处理程序的复杂程序，而且直接决定了采集的脉搏信号的质量，所以脉搏传感器的选择对整个系统的设计具有至关重要的作用。

光电式脉搏传感器是根据光电容积法原理，利用手指末端充血量和手指的透光性之间的函数关系，通过对手指末端透光度的监测间接地实现对人体脉搏信号的检测。

同传统的脉搏传感器相比，光电脉搏传感器具有抗干扰能力强、准确度高、动态范围大等特点，是现有脉搏传感器中性能较好的一类。

本系统选用的脉搏传感器是HKG-07B，它是利用红外线检测由于心脏跳动而引起的手指尖内微血管容积发生变化引起手指尖通光性的变化信号，经过信号放大、调理、整形输出完整的脉搏波电压信号。

HKG-07B主要技术参数如表2.2。

表2.2 HKG-07B红外脉搏传感器技术参数
HKG-07B脉搏传感器的输入电压为5-12伏，平均工作电流40毫安，其应用工作电压、环境温度范围宽，功耗相对较低，完全符合本系统设计要求，而且内部已经包含了信号放大、调理和滤波电路，输出信号幅值在0.2-1.0伏之间，不需过多的其它处理就可以直接加到AD转换电路，可使后继电路及信号处理程序大为简化。

HKG-07B脉搏传感器输入接口电路如图2.3所示。

图 2.3 脉搏传感器接口电路
其端口只有三个，一个电源正极端（VCC），一个电源负极端（GND），其信号输出端口为（OUT）。

为方便其间，本系统选用了通用的1.5MM耳机插孔作为脉搏传感器与后续电路的连接插座，结构简便、使用方便。

脉搏传感器插座电路原理如图2.4所示：
图 2.4 脉搏传感器插座电路
如图2.4所示，当脉搏传感器没有插入插孔或连接不到位时，VCC经电阻R11加到了发光二极管D7上使D7发光，以提示脉搏传感器没有连接好。

输出信号经过电阻R12和C7组成的无源低通滤波器后再输出，这样可以减小由于电源电压波动对输出信号的干扰，同时可以降低输出信号当中的部分高频干扰。

2.2.4DS18B20数字温度传感器
温度传感器是把温度信号转换为电信号的器件，DS18B20数字温度传感器可以把环境温度转化可被单片机读取的数字信号，为系统提供实时、准确的环境温度信息。

DS18B20是美国DALLAS公司生产的可组网数字温度传感器芯片。

其测温范围为－5 5℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃；测量结果以9~12位二进制数以串行方式传送；采用了独特的单线接口方式，在与微处理器连接时仅需要一条线即可实现微处理器与D S18B20的双向通讯。

由于它体积小，使用方便，封装形式多样，价格便宜等特点，被广泛应用于各种数字测温和控制系统。

DS18B20与单片机连接示意图如图2.5所示。

图 2.5 DS18B20与单片机连接示意图
DS18B20共有三个端口，+5V电源（VCC）、电源接地（GND）和数据端口（DQ）。

由于DS18B20的数据端口内部采用了源极开漏结构，所以其与微处理器连接时要在数据线上加上拉电阻，在数据线空闲时保持数据线为高电平。

上拉电阻的阻值由数据线的长度决定，数据线在1米内的典型值为4.7KΩ。

DS18B20初始化控制时序如图2.6所示。

图 2.6 DS18B20初始化控制时序图
依据图2.6时序DS18B20的初始化操作如下：
1.将数据线置高电平“1”；
2.延时（该时间要求的不是很严格，但是尽可能的短一点）；
3.数据线拉到低电平“0”；
4.延时750微秒（该时间的时间范围可以从480到960微秒）；
5.数据线拉到高电平“1”；
6.延时等待（如果初始化成功则在15到60毫秒时间之内产生一个由DS18B20所
返回的低电平“0”。

7.据DQ状态可以来确定DS18B20的存在，但是应注意不能无限的进行等待，不然
会使程序进入死循环，所以要进行超时控制）；若CPU读到了数据线上的低电平“0”后，还要做延时，其延时的时间从发出的高电平算起（最少要480微秒）；
8.将数据线再次拉高到高电平“1”后结束。

DS18B20数据读写控制时序如图2.7所示。

图 2.7 DS18B20数据读写控制时序图
根据图2.7所示DS18B20读时序，DS18B20的读操作具体如下：
1.将数据线拉高“1”；
2.延时2微秒；
3.将数据线拉低“0”；延时15微秒；
4.将数据线拉高“1”；
5.延时15微秒；
6.读数据线的状态得到1个状态位，并进行数据处理；
7.延时30微秒。

8.根据图2.7所示DS18B20的写操作具体如下：
9.数据线先置低电平“0”；
10.延时确定的时间为15微秒；
11.按从低位到高位的顺序发送字节（一次只发送一位）；
12.延时时间为45微秒；
13.将数据线拉到高电平；
14.重复上（1）到（6）的操作直到所有的字节全部发送完为止；
15.最后将数据线拉高。

DS18B20接口电路如图2.8所示。

图 2.8 DS18B20接口电路
2.2.5AM1001湿度传感器
AM1001电阻式湿度传感器是把环境湿度信号转换为电压信号的功能器件。

其具有低功耗、小体积、温度补偿、标准线性输出、免调试使用、可靠性高、使用方便、价格低廉等特点，被广泛应用于空调、加湿器、除湿机、通信、大气环境监测、工业过程控制、农业、测量仪表等应用领域。

AM1001电阻式湿度传感器技术参数如下：
（1）供电电压（Vin）：DC 3.3-5.5V
（2）消耗电流：约2mA（MAX 3mA）
（3）使用温度范围：0～70℃
（4）使用湿度范围：95％RH 以下（非凝露）
（5）湿度检测范围：20～95％RH
（6）保存温度范围：0～50℃
（7）保存湿度范围：80％RH 以下（非凝露）
（8）湿度检测精度：±5％RH（0-50℃，30-80％RH）
（9）输出：0.6~2.85V DC
AM1001接口电路简单，只有四个连接端口，+5V电源（VCC）、电源接地（GND）和两个模拟信号输出端口，输出电压0.6-2.85伏之间，输出端可以直接与AD转换电路的输入连接。

其接口电路如图2.9所示。

图 2.9 AM1001接口电路
其中MIOST_S是输出信号的正端口，通过电容C2与地相连的是输出信号的负端，
电容C2的作用是减小电源电压波动对输出信号的影响。

2.2.6光照强度采集电路
光照强度采集电路的功能是实现光电信号转换，以便后继电路对光照强度信号进行处理，从而为研究光度强度与人体视觉疲劳速度之间的关系奠定基础。

考虑到光照强度信息的用途及系统的复杂程度，应用普通的光敏阻和恒压源构成一个简单的分压电路，能够对光照强度进行定序的测量，便足以实现符合系统要求的光照强度采集功能。

从而选用了在声光控开关中大量使用的光敏电阻5537作为光传感器件，将其与普通的高精度电阻串联，利用分压原理便构成了光照强度传感电路。

光照强度采集电路如图2.10所示。

图 2.10 光照强度采集电路
当光照强度增大时，光敏电阻R8的阻值减小，从而使LINGHT_S端的电压降低，当光照强度减小时，光敏电阻R8的阻值增大，进行LINGHT_S端的电压升高，LINGHT_S 端的模拟信号经过AD转换后，便得到与光照强度成反比的数字量，从而将光照强度信息采集到系统当中。

经测定光敏电阻的特性如下：
全暗条件下：10KΩ
正常光照下：5Ω
综合考虑光照强度测量电路的灵敏度和AD转换器输入电流的限制，选定R7为一个10KΩ的电阻配合光敏电阻5537构成传感电路。

2.2.7独立按键
因为系统需要采集和发送的信号有四种，而蓝牙无线模块只有一个信道，而且数据以串行方式传输，所以为了保持下位机和上位机传输数据类型的同步性，同时又不至于系统成本过高，经多种方案尝试后选择了在下位机设计一个状态切换按键方案。

独立按键接口电路如图2.11所示。