1、西北民族大學本科畢業設計論文開題報告論文題目：便攜式人體健康監測系統設計班級：13自動化2班姓名：馬偉學號：P指導教師：魏曉娟填表日期：二0一六年12月姓名馬偉開題時間學制四年專業自動化指導教師魏曉娟論文題目：便攜式人體健康監測系統設計第一局部1、課題研究目的近年來不明流行病毒橫行,加上跨國移動日益頻繁,造成病毒傳播范圍越來越廣且快速,常會在短期內造成大范圍流行,已足以威脅人類的生存,因此自主性的健康治理越來越受重視.生命機能常被指為體溫、血壓、脈搏等,當這些生命機能有所變異時,往往代表人體出現異狀,須進一步檢查,尤其在2003年SARST大傳染期間,發燒為病毒傳染的分界點,以公共衛生病理學來

2、說,體溫對于限制病毒傳染極為重要.本生命機能檢測系統將針對體溫、血壓、脈搏進行檢測,并對檢測資料做長期分析,當生理機能有一定程度變異時提出適當警示,讓使用者更了解自身生理變化,也能給醫生提供診斷時初步的依據1本設計就提出一套生命機能檢測系統,用于個人自主健康治理,以防治流行性病毒擴散,并以實用性、經濟性、可靠性與方便攜帶性為設計目標,期能到達群眾化需求的商業目標.2、課題研究意義人體生理信號主要包括有心電、脈搏、呼吸、血壓、體溫、血氧飽和度、有創血壓、呼吸二氧化碳、心輸出量、腦電、肌電、眼電視網膜電、眼震電、胃電等.人體生理信號是生命的象征,一旦停止,生命也就終止.測量人體生理信號技術就是要應

3、用現代科學技術研究各種人體生理信號,通過有創或無創的方法獲得各種信息,加以分析、綜合和研究,效勞于臨床20人體不同的生理信號,能反映相應部位的身體變化,是臨床診斷的重要依據.將生理參數檢護從大型醫院擴展到社區醫院以及患者家中是很有意義的.人體生理信息種類繁多,心電信號(Electroca心iogram,ECG)、脈搏信號(Pulsewave)能反映人體心臟器官和血液循環系統的生理變化,在臨床健康觀察和疾病診斷中十分重要,并且從生命信息科學的角度也具有重要的研究價值3o所以利用單片機設計一個便攜式人體健康監測系統,希望可以幫助醫生提供初步的診斷依據,能更好的為醫生和人們提供方便,而且該設計也具有

4、很大的市場經濟價值.3、國內外研究現狀(1)國外研究現狀最近幾年,在國外,一種以傳感器網絡構成的人體生理信號監測儀器得到了迅速的發展.這種傳感器網絡散布于一種人體可穿戴的外表看起來很普通的衣服.當人們穿著這種特制衣服的時候,他們的人體生理信號通過無線的方式傳輸到PC系統中,PC系統可以對人體的狀態進行無間斷的記錄.當人體出現異常狀況的時候,PC系統會發出報警信號.如果需要遠程監控,可以將監測到的信號,通過局域網傳輸到Internet上.但是這種傳感器網絡構成的人體生理信號監測儀器并沒有在醫療領域得到廣泛的應用.(2)國內研究現狀自20世紀60年代以來,人體生理監護儀器作為一種重要的醫學電子儀器

5、問世后,世界各大醫療儀器的生產廠家競相投入大量的人力、物力進行監護系統的開發、生產與銷售,促進了監護系統的開展和普及.世界各國紛紛建立起冠心病監護病房,重癥監護室,腦疾患者監護室,在手術室,分娩室,康復室內等一些專科病房增強了監護舉措.但是國內監護系統的科研、生產與國際先進水平相比還存在一定的差距：高、精、尖的監護設備大部分依賴于國外進口,價格比擬昂貴,中小醫院無力購置,嚴重影響了監護系統在我國的應用和推廣4.最近幾年國內的基于嵌入式技術的便攜式多參數人體生理信號監測儀以及遠程監測系統正在如火如荼的進行著,已經逐漸建立起以家庭監護為根底的“家庭一社區一醫院三層遠程監測系統.參考文獻1張毅剛,彭

6、喜元,等.單片機原理及應用M.北京：高等教育出版社,2021:87-942王兆安,劉進軍,等.電力電子技術M.北京：機械工業出版社,2021:163-177.3劉繼光.人體脈搏信號的采集裝置D.沈陽：沈陽工業大學,2006:120-1304戴梅萼,史嘉權,微型計算機技術及應用M.北京：清華大學出版社,2021:297-3085胡漢才.單片機原理及其接口技術M.北京：清華大學出版社,1996:11-146李全利.單片機原理及接口技術M.北京：高等教育出版社,2021:8-137童詩白,華成英.模擬電子技術根底M北京：高等教育出版社,2001:85-888賈振國.DS1820及高精度溫度測量的實現

7、J.電子技術應用,2000(1):58-59.9陳傳虞,劉明.LED驅動芯片工作原理與電路設計M.北京：人民郵電出版社,2021:32-4210趙負圖,傳感器集成電路手冊M北京：化學工業出版社,第二局部1、研究方法(1)文獻研究法：根據所選設計方向收集相關文獻資料,了解便攜式人體健康監測系統設計的開展現狀和一般系統所實現的功能.熟悉protle和prutues單片機仿真軟件應用.(2)模擬仿真法：根據系統硬件原理圖利用protues軟件將原理圖畫出來.仿真過程中要認真檢查程序和原理圖的錯誤并進行修改,最終確定模擬仿真能否到達需要的功能.(3)實驗驗證法：根據原理圖把實物焊接好,燒入程序,然后通

8、過實驗研究驗證實物是否能夠到達設計目的要求,如果達不到要求,還需要重新對程序和各個硬件模塊進行測試查找原因,最終到達設計目的并完成設計.2、研究手段確定模擬仿真能到達需要的功能后,根據原理圖把實物焊接好,燒入程序,運行系統.翻開開關按鈕,調整好之后看顯示屏幕上是否能正常顯示人體的健康參數,再檢測超出人體健康的數值范圍時,報警系統是否會發出警報.如果一切都能正常顯示,那么證實設計符合設計的目的和要求,如果不能實現這些功能,那就需要檢查實物的焊接布線和程序的燒錄是否存在問題.如有問題那么需進行修改調整以到達設計要求和目的.3、課題重點研究問題：(1)主系統結構組成以及各個模塊電路的搭建；(2)人體

9、生理信息檢測與分析系統的硬件數字體系設計；(3)人體生理信號的數據采集、存儲、顯示、上傳模塊的軟件設計；(4)人體生理信號的數據處理、壓縮(5)最小限制系統外圍設備的電路設計、仿真,元器件的正確選擇；(6)單片機與各個模塊之間的通信.4、課題的解決思路：(1)人體健康檢測器的硬件電路主要由以下幾局部組成：體溫測量模塊、血壓測量模塊、脈搏測量模塊、時鐘電路、復位電路、電源電路、顯示電路、鍵盤電路、USB!信電路以及超常報警電路.可以利用單片機AT89C51壓力傳感器,溫度傳感器,信號采集電路等進行設計；(2)設計一個顯示屏,將檢測到的參數通過單片機的I/O口傳輸到顯示屏；(3)使用單片機的I/O

10、口,當某參數超過規定數值時,輸出一個限制信號限制蜂鳴器發出提小首.第三局部1、工作方案(1)限制器方案方案：采用51系列單片機作為本設計的限制器；51系列單片機我們接觸比擬多,對其性能以及限制指令的編寫比擬了解,而且價格相對廉價.因此我們選擇用51單片機作為本設計的限制器.(2)溫度測量方案方案：采用溫度傳感器實現對溫度的測量設計中采樣的是人體的體溫,所測的量是非電量,所以要用到溫度傳感器進行采樣,將溫度轉換為電信號才能輸入系統進行信息轉換和處理.所以傳感器是實現這個設計的首要環節.這里我們采用的是溫度傳感器DS18B20(3)血壓測量方案方案：采用壓力傳感器實現對血壓的測量血壓測量模塊采用壓

11、力傳感器ASDX001該壓力傳感器可用于測量絕對壓、差力壓和表力壓.范圍從1PSI到100PSI,絕壓型傳感器有一個內部真空參比值(基準值),因此可直接輸出一個與絕對壓成比例的信號.(4)心率測量方案方案：采用脈搏傳感器進行測量目前脈搏波檢測系統有以下幾種檢測方法：光電容積脈搏波法、液體耦合腔脈搏傳感器、壓阻式脈搏傳感器以及應變式脈搏傳感器.在這里我們主要采用壓電陶瓷來對心率進行測量.(5)顯示屏顯示方案方案：采用液晶屏幕顯示顯示電路局部采用LM016L液晶模塊,此液晶模塊采用HD44780空制器,具有簡單而功能較強的指令集,可以實現字符移動,閃爍等功能,與單片機通訊可采用8位或4位并行傳輸兩

12、種方式.(5)聲音提示方案方案：采用蜂鳴器報警可以使用單片機的一個I/O端口,然后接上蜂鳴器,通過軟件方式,修改延時、周期,來到達響鈴提示的效果.本系統所設計的健康檢測系統采用單片機AT89C51最小系統板為限制核心,以體溫檢測模塊、脈搏檢測模塊、血壓檢測模塊、數碼顯示模塊、鍵盤電路模塊為主要的模塊單元.能適合任何的場合,實時地檢測人體健康狀況的技術指標.該系統通過鍵盤進行功能選擇,能檢測人體的體溫、脈搏、血壓的指標參數.系統具有發光報警功能,為了進一步擴展系統的功能并使系統具有更好地兼容性,通過用口和PC機進行通訊.在設計過程中,通過不斷測試硬件和軟件,不斷優化程序使各個模塊穩定工作,保證該

13、設計能到達設計要求.方案詳細安排如下：(1)明確設計的目的：通過智能嬰幼兒助手監測嬰兒在實際中面臨的問題并及時反應給家長,減輕了家長在照顧嬰兒方面的局部負擔；(2)明確設計內容：然后收集資料,大量查閱國內外有關論文,分析現有研究的缺乏進行設計改良；(3)確定研究方法：利用模擬仿真和實驗研究的方法.然后確定以及準備好需要的硬件(各種傳感器和單片機等器件)和軟件(主要有protel、protues和keil)；(4)利用protel、protues設計電路板和硬件原理圖,利用keil編寫程序,進行聯合軟件模擬仿真調試；(5)完成焊接并進行硬件仿真調試并完成設計；(6)撰寫畢業論文.2、方案進度第一

14、階段：2021年10月30日-2021年12月26日：廣泛查閱國內外相關資料,并將收集的各種資料進行分類整理,掌握國內外關于課題方向的研究動態及最新進展,完成開題報告.第二階段：2021年12月27日-2021年1月15日：查找資料進行方案比擬,完成初始方案確實定.第三階段：2021年1月16日-2021年3月1日：學習單片機,軟件編程,了解各個元器件的原理以及畫出原理圖.第四階段：2021年3月2日-2021年3月25日：進行論文中期檢查,焊接出實物,實物的調試.第五階段：2021年3月26日-2021年4月10日：撰寫畢業論文,完成論文初稿.第六階段：2021年4月11日-2021年4月20日：完成二稿和終稿修改,準備畢業辯論.第七階段：2021年5月：畢業論