无线体域网的低功耗信息感知平台的开发

发布时间：2017-05-23 21:06

  本文关键词：无线体域网的低功耗信息感知平台的开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：生活节奏的加快和对生活品质要求的提高,使得人们寻求一种快速便捷地、随时地掌握自己身体信息的方式。低功耗短距离无线通信技术的发展和各种片上系统的开发,将逐渐使这种需求得以满足。利用无线体域网技术,可以通过可穿戴的传感设备或植入到人体内的传感器来感知人体的各种信息,并通过无线的方式接入网络,将这些收集到信息进行传送和处理。通过对低功耗无线体域网的相关理论和典型应用进行研究,本文了设计一种基于Android平台的一种生理参数无线监测系统方案,并予以实现。首先,以呼吸信号的采集为例,利用传感器收集原始的生理信号,并设计了相应的信号调理电路;然后,在分析低功耗蓝牙技术特点和BLE协议栈的基础上,以蓝牙4.0作为短距离通信方式、以TI公司的CC2541芯片为核心,进行通信模块设计,并在软硬件上予以实现。针对无线体域网的低功耗需求,本文通过对系统功耗分析,给出了相应的节能方案,并提出了一种以人体运动产生的机械能为能量来源的系统供电方案。最后,在Android平台下进行客户端软件的开发,实现了生理信息数据汇集节点,为用户提供可视化界面来进行数据的实时查看和交互控制,还可以将收集的数据传送至远程服务器进行存储、处理和分析。通过将低功耗蓝牙技术应用于无线体域网的生理信息感知平台中,使其在功耗方面、灵活性、可扩展性和市场前景等方面都体现出了一定优势,具有较高的应用价值,同时为将来便携式医疗终端设备的设计和实现远程诊疗提供了参考。
【关键词】：无线体域网 低功耗 CC2541 BLE协议栈 Android
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 专用术语注释表8-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 无线体域网概述9-10
• 1.2 研究背景及意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-12
• 1.4 本文主要工作内容及结构安排12-14
• 1.4.1 主要工作内容12-13
• 1.4.2 论文的结构安排13-14
• 第二章 系统总体设计概述14-17
• 2.1 系统的主要功能需求分析14
• 2.2 系统的设计原则14-15
• 2.3 系统总体框架与模块分析15-16
• 2.3.1 总体框架结构15
• 2.3.2 主要功能模块分析15-16
• 2.4 本章小结16-17
• 第三章 生理信号采集及接口电路设计17-26
• 3.1 呼吸信号的采集17-20
• 3.1.1 利用口鼻处气体的变化来获取17-18
• 3.1.2 利用胸腹部的起伏来获取18-20
• 3.2 前端信号采集调理电路20-24
• 3.2.1 采集调理电路整体设计20
• 3.2.2 前置放大电路20-21
• 3.2.3 带通滤波电路21-23
• 3.2.4 后置放大电路23-24
• 3.3 其他生理信号采集24-25
• 3.4 本章小结25-26
• 第四章 低功耗蓝牙通信模块设计与实现26-41
• 4.1 BLE协议及其体系结构26-32
• 4.1.1 BLE协议简介26-27
• 4.1.2 BLE体系结构27-29
• 4.1.3 GAP层29-31
• 4.1.4 GATT层31-32
• 4.2 低功耗蓝牙（BLE）硬件模块设计32-35
• 4.2.1 芯片选型及介绍32-34
• 4.2.2 BLE核心板34-35
• 4.3 CC2541蓝牙通信模块程序设计35-40
• 4.3.1 CC2541程序开发调试环境35-37
• 4.3.2 CC2541模块中程序运行机理37-38
• 4.3.3 CC2541模块数据通信的实现38-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第五章 系统供电模块设计41-50
• 5.1 系统能耗分析41-43
• 5.1.1 信号调理电路能耗42
• 5.1.2 蓝牙通信模块能耗42-43
• 5.2 节能措施43-44
• 5.3 供电方案设计与实现44-49
• 5.3.1 供电方案设计44-46
• 5.3.2 供电装置的制作46-48
• 5.3.3 发电效果测试48-49
• 5.4 本章小结49-50
• 第六章 Android客户端程序设计50-64
• 6.1 Android平台简介50-52
• 6.1.1 Android OS的系统架构与基本组件50-51
• 6.1.2 Android应用开发环境51-52
• 6.2 客户端功能分析与界面设计52-55
• 6.2.1 功能模块分析53-54
• 6.2.2 UI界面设计54-55
• 6.3 数据库的设计55-57
• 6.3.1 本地数据库55-56
• 6.3.2 远程数据库56-57
• 6.4 客户端的主要功能模块实现57-63
• 6.4.1 用户登录模块57-58
• 6.4.2 用户信息模块58-59
• 6.4.3 BLE通信模块59-62
• 6.4.4 远程通信模块62-63
• 6.5 本章小结63-64
• 第七章 总结与展望64-66
• 7.1 本文总结64
• 7.2 工作展望64-66
• 参考文献66-68
• 附录1 攻读硕士学位期间申请的专利68-69
• 致谢69

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本文编号：389106