多参数人体生理信号动态检测研究

发布时间：2017-04-03 06:09

  本文关键词：多参数人体生理信号动态检测研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着现代化步伐的加快,生活质量的明显提高,人们愈加重视自身的健康状况。运动保健因其自然、健康的方式成为大多数人的首选,因此智能手环、智能手机之类具有计步功能的装置应运而生。但是,此类装置只能简单记录人体的运动量,对于真正反映人体健康状况的生理参数,如血氧饱和度、体温、脉搏、人体运动能耗等并不能检测。因此,研制出一种小型化、便携式、能够实时检测人体生理参数并便于用户观察的装置对于人们的健康保健具有极为重要的意义。针对上述情况,本文设计了一种多参数的人体生理信号动态检测系统。本论文在分析现有便携式生理参数检测技术的基础上,研究出一种多参数人体生理信号动态检测系统。该系统具有功耗低、体型小、易携带等优点,采用头箍式结构,能够在一定程度上减小接触不良以及运动干扰等造成的影响,实现在运动状态下有效检测人体生理信号变化的功能。本课题主要研究内容如下:第一、人体生理信号测量原理及系统构成。通过分析大量文献,对生理信号检测方法有了系统认识,在此基础上并参考前人所做工作,根据系统要实现的功能制定生理信号检测装置的整体设计方案,对系统各电路模块进行设计,主要包括微处理器模块、信号采集模块、WiFi通信模块以及电源模块。第二、嵌入式生理信号检测装置软件设计。采用STM32对采集得到的生理信号进行采样、信号处理与计算,并通过串口将数据从单片机传输给WiFi通信模块;采用WiFi通信机制,实现下位机模块与上位机终端之间的数据传输,将处理、计算得到的生理数据传输给上位机终端。第三、上位机软件系统设计。采用Qt开发上位机终端,一方面实现上位机终端对下位机模块的控制,另一方面实现接收到的生理信号的实时显示以及数据存储的功能,便于用户观察和后期的数据分析研究。通过对本装置进行系统测试以及实验结果的分析,验证了本装置能够很好的实现动态环境下对人体生理信号的实时检测,采集得到的生理数据具有较高准确性,达到了预期的效果。
【关键词】：多参数监测 血氧饱和度 NJL5501R 运动能耗 WiFi
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.23;R443
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 选题背景及研究意义10-12
• 1.2 国内外的研究现状12-13
• 1.3 研究的主要内容及章节安排13-15
• 第二章 人体生理信号测量原理及系统构成15-33
• 2.1 下位机模块总体结构15-16
• 2.2 微处理器模块16-19
• 2.2.1 微处理器概述16-17
• 2.2.2 单片机最小系统17-18
• 2.2.3 电源电路18-19
• 2.3 脉搏血氧饱和度测量模块19-26
• 2.3.1 血氧饱和度的定义20-21
• 2.3.2 反射式血氧饱和度的测量方法21-22
• 2.3.3 传感器的选择22-23
• 2.3.4 脉搏血氧模块硬件设计23-26
• 2.4 人体运动能耗模块26-28
• 2.4.1 人体运动能耗的测量原理26-27
• 2.4.2 加速度传感器的选择27
• 2.4.3 MMA8451外围电路设计27-28
• 2.5 人体体温测量模块28-30
• 2.5.1 人体体温测量原理28-29
• 2.5.2 体温测量电路设计29-30
• 2.6 WiFi通信模块30-32
• 2.6.1 WiFi芯片的选择31
• 2.6.2 WiFi通信模块硬件设计31-32
• 2.7 本章小结32-33
• 第三章 嵌入式生理信号检测装置软件设计33-55
• 3.1 软件系统概述33-36
• 3.1.1 软件开发环境介绍33-34
• 3.1.2 下位机软件功能简介34-36
• 3.2 脉搏血氧饱和度模块36-45
• 3.2.1 LED驱动时序控制36-37
• 3.2.2 信号基线调理37-39
• 3.2.3 脉搏波的信号处理39-41
• 3.2.4 脉率、血氧饱和度的计算41-45
• 3.3 人体运动能耗模块45-50
• 3.3.1 三轴加速度传感器工作流程46-49
• 3.3.2 人体能耗的计算49-50
• 3.4 下位机数据传输设计方案50-53
• 3.4.1 WiFi模块配置50
• 3.4.2 系统串口通信协议50-53
• 3.5 本章小结53-55
• 第四章 上位机软件系统设计55-66
• 4.1 软件开发工具简介55-56
• 4.2 系统功能简介56
• 4.3 上位机通信实现56-59
• 4.3.1 网络通信协议简介57
• 4.3.2 上位机通信传输57-59
• 4.4 软件系统界面及功能实现59-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第五章 系统测试与实验66-73
• 5.1 生理信号采集模块测试67-70
• 5.1.1 脉搏血氧饱和度模块性能测试68-69
• 5.1.2 三轴加速度模块性能测试69-70
• 5.1.3 人体体温模块性能测试70
• 5.2 实验结果分析70-72
• 5.3 本章小结72-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 6.1 总结73
• 6.2 展望73-75
• 参考文献75-81
• 致谢81-82
• 在学期间发表的学术论文及其他科研成果82

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