目 录
一、 引言 1
（一） 含水量检测技术的发展背景 1
（二） 含水量检测技术的国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 4
（一） 主控单片机的对比与选择 4
（二） AT89C51单片机介绍 4
（三） 红外对管概述 6
（四） ADC0832模数转换器介绍 7
（五） LCD1602液晶概述 8
三、 硬件系统设计 10
（一） 含水量检测系统方案设计 10
（二） AT89C51单片机最小系统构建 11
（三） 红外对管模块电路设计 12
（四） ADC0832模数转换器电路设计 13
（五） LCD1602液晶电路设计 13
（六） 报警器模块设计 14
四、 软件系统设计 15
（一） 软件系统流程图设计 15
（二） 红外对管模块工作流程图设计 16
（三） LCD1602液晶显示流程设计 17
总结 19
致谢 21
参考文献 22
附录一 原理图 23
附录二 元件列表 24
附录三 仿真实验 25
附录四 元件列表 26
附录五 程序 27
引言
含水量检测技术的发展背景
含水量检测（本课题所说的含水量检测都是指人体皮肤表层的含水量检测）在皮肤学、美容学以及生物技术学等多个专业学科中都有着广泛的应用，这些学科认为皮肤含水量的测量是检测人体是否健康以及给出保养意见的最直接途径。经过现代医学的多次临床测试表明，根据皮肤的含水量以及PH值可以将皮肤分为中性、感性以及油性三种，其中中性皮肤的含水量大于20%，为三种皮肤中含水量最高的；油性皮肤的含水量大于10%小于20%；干性皮肤的含水量为三者最低，小于10%。生活中常见的现象也能反映出皮肤含水量带来的问题，比如在冬天，我们的皮肤容易产生鳞屑以及破裂等问题，这就是因为在冬天我们的局部部位皮肤的含水量低于10%引起的；而
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接途径。经过现代医学的多次临床测试表明，根据皮肤的含水量以及PH值可以将皮肤分为中性、感性以及油性三种，其中中性皮肤的含水量大于20%，为三种皮肤中含水量最高的；油性皮肤的含水量大于10%小于20%；干性皮肤的含水量为三者最低，小于10%。生活中常见的现象也能反映出皮肤含水量带来的问题，比如在冬天，我们的皮肤容易产生鳞屑以及破裂等问题，这就是因为在冬天我们的局部部位皮肤的含水量低于10%引起的；而在温润的春夏两季，我们的皮肤含水量基本高于20%，因此皮肤摸起来就非常的光滑而富有弹性。
皮肤含水量检测技术是在现在医学迅速发展的情况下而发展起来的，在过去由于科学技术还不够完善，因此还没有一种技术能够实现皮肤含水量的快速测量。目前在医学上用于检测皮肤含水量的仪器大多基于红外光线照射技术。红外光线首次被发现是由于一次偶然的三棱镜实现，科学家将阳光通过三棱镜后，阳光中的各波段光被单独分离出来，在实验过程中科学家在各色光的照射区域内各放了一支温度计，奇怪的是红光旁边区域的温度计升温最快，这个区域的光没有颜色，因此科学家断定这个区域必定有一种人眼看不到的光线，这就是后来的红外线。后来经过专业仪器的测量，发现了这种红外光线，并将红外线分为远红外线、红外线以及近红外线三类。其中近红外线在近代医学上的使用最为广泛，它产生的热量小，穿透力强，并且几乎不会对人体产生损害，因此就产生了傅立叶变换红外光谱仪、近红外光谱仪等用于测量表层皮肤含水量的仪器，这两种仪器都是通过皮肤角质层内的水能够吸收红外线原理而制成的，如下图1-1皮肤结构图所示，皮肤最外层的角质层含水量最低，它能直接反应皮肤的含水量大小，当一定量的红外线照射到角质层上时，角质层内的水吸收一部分红外线，剩余的红外线将全部被角质层反射回去，通过测量被反射的红外线就可以知道有多少红外线被角质层的水吸收掉。由于含水量越高吸收的红外线越多，反之则越少，这样就能够直接测量到人体皮肤的含水量大小。然而这种仪器目前的造价却十分昂贵，所以无法普及。随着单片机技术以及传感器技术的飞速发展，通过传感器选择以及编程就可以实现一个性价比非常高的皮肤含水量检测仪，因此本文以“基于单片机的红外人体含水量的测量设计”为课题，通过单片机以及红外对管设计一个能够实现人体皮肤含水量的控制系统。


图1-1 表层皮肤结构图
含水量检测技术的国内外发展现状
随着现代医学以及美容学的快速发展，人体皮肤含水量检测技术迅速崛起并产生了傅立叶变换红外光谱仪、近红外光谱仪等用于测量含水量的精密仪器。由于目前人们对自身的健康状况越来越关注并且爱美人士越来越多，这些造价昂贵的仪器已经无法满足人们的迫切需求，测量速度快、测量结果准确、对人体无伤害以及价格平民化已经成为了含水量检测的未来发展方向。红外线技术已经发展成熟，并且各频段的红外线性能已经有了详细的测试结果，因此目前国内外许多研究机构将主要精力放在了红外线频段的选择上，要求检测仪产生的红外线不会对表层皮肤产生褐斑、发热等现象，并且能够测量到皮肤内层结构的含水量。
本文主要研究内容
本文以“基于单片机的红外人体含水量的测量设计”为课题，选用了一款8位型单片机作为主控核心，并在片外配合红外对管设计了一个用于人体表层皮肤含水量测量的控制系统，并实现了如下功能：
能够实现含水量的快速测量；
对皮肤无损害；
具有显示功能；
具有报警功能，当含水量低于健康值时，发出报警信号；
方案选择及元器件介绍
主控单片机的对比与选择
方案一：选择8位的51内核单片机作为主控核心，由于51单片机进入中国学生的视野比较早，它通常作为高校里单片机课程的主要教学题材，因此具有广泛可使用的资料和现成例程，其库函数目前也比较丰富，因此在使用时比较容易上手，尤其是对刚开始迈进单片机大门的学生来说。目前使用最广泛的AT89C51和STC89C51同是采用经典51内核的8位单片机，这两者的区别是AT89C51是单片机巨头ATMEL公司研发的，STC89C51是国内的宏晶公司推出的，两者相互兼容，另外最基本的C
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