基于短距无线通讯技术的一次性数字化检测试纸卡研究

发布时间：2020-08-05 11:19

【摘要】：IT技术的飞速发展为现代医学发展带来了新契机,所以医疗健康与互联网大数据应用相结合成为现代医学发展的重要方向趋势。医学检测数据的即时传输与无线互联成为POCT现场检测技术的新趋势。本文通过技术整合创新,设计了一种运用短距无线通讯技术的一次性数字化检测试纸卡。通过该数字化试纸卡可将检测的医疗数据方便快捷传输至互联网云端,实现大数据共享与应用。主要研究内容如下:1)学习NFC技术机制,并通过PC端调试,确保该通讯技术满足课题预期需求。2)完成该数字化检测试纸卡的硬件设计,采用基于STM8L系列芯片为微处理器模块,基于PN532芯片的通讯模块,基于光强传感器TEMT6000为核心的检测模块,电源模块稳压芯片采用XC6206P250芯片。3)完成该数字化检测试纸卡的软件编写,在该硬件部分基础上,对软件进行开发,搭建嵌入式软件的驱动以及架构。开发了系统软件总体构架,检测模块检测程序以及NFC通讯模块软件驱动程序。4)完成系统的测试及调校。分别通过ADC稳定性测试,光强传感器稳定性测试以及电压稳定性测试,证明该系统整体结构可靠。并通过颜色卡,灰度卡以及部分免疫层析试纸卡实验,评估该系统整体对于卡纸的区分能力。完成该试纸卡的检测功能后,进行数据通讯功能测试。该数字化检测试纸卡创新地引入了NFC数据传输功能,通过NFC通讯功能可以实现将所检测的数据传输到移动智能终端,移动智能终端能够将数据上传云端实现数据共享,与其他数据相结合获得更有价值的信息。因该试纸卡为一次可抛弃设计,并且采用无线通讯技术,在高传染性检测项目中有效减小了传染源的扩散。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R319;TP368.1;TP212
【图文】：

图 1-1 NFC 通讯数据包示意图1.3.4 NFC 技术的 PN523 数据传输格式查阅 PN532 用户使用手册[25]，了解 PN532 发送帧的结构。如图 1-2 所示，该结构由 Preamble、Startof PacletCode、Packet Length、Packet LengthChecksum、SpecificPN532 Frame Identifier、Packet Data、Packet Data Checksum 和 Pstamble 等 8 部分组成。其中 Preamble 为帧头，通常情况下为 00。StartofPacletCode 为开始码，分别为00和FF。Packet Length（LEN）为数据包长度，其数值内容为TFI+PD0+PD1+........+PDn的总个数。Packet Length Checksum（LCS）为包长度校验饱和位，其数值为 PacketLength 的补码，为 LEN 取反+1。SpecificPN532FrameIdentifier（TF1），表示数据流向，D4 表示数据发向 PN532，D5 表示 PN532 发出的数据。PacketData（PD0,PD1.....）表示所要发送的数据，其中 PD0 为控制字符，区域的为普通数据。Packet DataChecksum （ DCS ） 表 示 数 据 包 的 校 验 位 ， 数 据 包 的 校 验 位 数 值 为TFI+PD0+PD1+........+PDn 数值累加后，取总数值最后两位的补码。Pstamble 表示帧

图 1-2 PN532 发送帧结构示意图以上为 PN532 信息帧的具体结构格式，在使用 PN532 进行数据传输的过程中，信息帧中最为重要的为 Packet Data，其为所要传输的数据。以控制 PN532 向 Mifares50 卡[30]操作为例，该卡是属于加密卡的一种，进行读写数据操作的指令流程，如图1-3 所示。先唤醒 PN532 后，PN532 进入工作状态，随后检测 Mifares50 卡并且获取该卡的 UID。因为 Mifares50 卡每个扇区都带有密码，需要对密码进行验证，验证通过后即可对该 Mifare s50 卡进行读写操作。

图 1-2 PN532 发送帧结构示意图PN532 信息帧的具体结构格式，在使用 PN532 进行数据传为重要的为 Packet Data，其为所要传输的数据。以控制 P作为例，该卡是属于加密卡的一种，进行读写数据操作的指唤醒 PN532 后，PN532 进入工作状态，随后检测 Mifare。因为 Mifares50 卡每个扇区都带有密码，需要对密码进行该 Mifare s50 卡进行读写操作。

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