基于蓝牙4.0的人体传感网的研究与设计

发布时间：2017-05-19 08:12

  本文关键词：基于蓝牙4.0的人体传感网的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人们生活压力的增大和老龄化人口的增加,心血管和高血压等慢性疾病逐年增加,人们迫切需要在日常生活中可以实时的进行健康监护以了解自身的身体状况。本文给出了一种基于蓝牙4.0技术的生理信号采集系统,构建了人体的健康传感网络,实时监测人体生理参数进行分析和指导,实现家庭健康监护。本文的主要研究工作如下。首先,以无线传感网络和生理信号采集为背景,介绍了该领域在国内外的研究现状,论述了建立人体传感网的生理信号监测系统的重要意义。根据人体传感网络的需求,对目前几种主流的无线通信技术进行对比和分析,选取适合本系统的蓝牙4.0无线通信方案。其次,构建了一个基于蓝牙4.0的人体传感网,设计了前端生理参数采集电路,利用心电、脉搏和体温传感器作为子节点,智能手机作为主节点建立了简单的人体传感网络模型,并采用基于蓝牙4.0 BLE协议的无线射频芯片CC2540来完成多点数据的采集和传输。最后,介绍了蓝牙4.0 BLE协议栈的工作原理和工作流程,并在协议栈的应用层中进行软件开发,完成了对生理参数数据的采集和传输。设计了Android智能手机客户端图形界面,可以将人体传感网中传感器节点采集到的数据传输到手机上进行分析和处理,从而实现对生理参数的实时显示,为以后实现可穿戴设备的设计和远程医疗监护打下基础。本系统基本实现了对人体的生理参数采集、人体传感网的构建和Android智能手机终端界面的显示。系统采用自主设计的可穿戴式生理传感器模块来采集生理参数,然后建立了基于蓝牙4.0的人体传感网,本系统具有灵活、方便、低功耗、低成本等特点,可以满足人们在日常生活中的实时健康监护。对于家庭健康监护和疾病预防,降低医疗成本,缓解紧张的社会医疗资源,具体十分重要的意义。
【关键词】：蓝牙4.0 低功耗 健康监护 传感网 智能手机
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN925;TP212.9
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-13
• 1.1 背景与意义10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 论文主要内容12
• 1.4 论文章节安排12-13
• 第2章 系统方案设计13-16
• 2.1 无线通信协议选择13-14
• 2.2 总体设计方案14-15
• 2.3 本章小结15-16
• 第3章 蓝牙 4.0 技术介绍16-25
• 3.1 蓝牙技术的定义及其发展16-17
• 3.2 蓝牙 4.0 BLE的协议栈17-20
• 3.3 GAP、GATT的原理20-23
• 3.3.1 GAP的原理20-22
• 3.3.2 GATT的原理22-23
• 3.4 蓝牙 4.0 BLE的拓扑结构23-24
• 3.5 蓝牙技术的应用24
• 3.6 本章小结24-25
• 第4章 系统硬件设计与实现25-45
• 4.1 无线收发模块设计25-28
• 4.1.1 无线传感节点的设计25-26
• 4.1.2 网络节点的硬件电路26-28
• 4.2 心电模块的设计28-36
• 4.2.1 心电信号原理28-30
• 4.2.2 心电采集硬件设计30-31
• 4.2.3 医用心电电极31
• 4.2.4 前端放大电路的设计31-32
• 4.2.5 右腿驱动电路32-33
• 4.2.6 带通滤波器电路的设计33-34
• 4.2.7 50Hz工频陷波滤波电路的设计34-35
• 4.2.8 主放大电路35-36
• 4.3 血压模块的设计36-41
• 4.3.1 血压测量原理36-38
• 4.3.2 心率测量38
• 4.3.3 传感器硬件设计38-41
• 4.4 体温模块的设计41-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第5章 系统软件设计流程与系统测试45-55
• 5.1 蓝牙 4.0 节点开发环境与平台45-46
• 5.1.1 程序开发环境45-46
• 5.1.2 BLE协议栈开发平台配置46
• 5.2 BLE协议栈执行流程46-48
• 5.3 OSAL系统48-51
• 5.3.1 OSAL运行机理48
• 5.3.2 OSAL添加新任务48-51
• 5.4 蓝牙 4.0 连接及通信的实现51-52
• 5.5 Android手机监护软件的测试52-54
• 5.6 本章小结54-55
• 第6章 总结与展望55-56
• 6.1 总结55
• 6.2 展望55-56
• 参考文献56-59
• 致谢59-60
• 附录60

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