基于BLE4.0无线心率计数据传输节点的设计与实现

发布时间：2017-04-11 17:26

  本文关键词：基于BLE4.0无线心率计数据传输节点的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线传输技术的快速发展,无线组网技术被广泛地引入到包括医疗在内的各种行业之中。医院可以通过病人—病房—医生这种多级传输结构对病人的信息进行采集汇总,为实现医疗信息的多级传输,本论文基于低功耗蓝牙技术设计了一种树型通信传输网络,实现了心率数据的网络传输。本文设计的无线心率计采用红外线心率传感器采集数据,低功耗蓝牙芯片进行数据处理和传输。采集的心率数据在放大滤波后传输至主芯片,经控制器处理后通过芯片的射频模块传输。系统的工作机制为多任务事件触发机制,工作流程根据任务的优先级先后调度。在多点传输设计中,本文基于DABTC算法构建心率传输网络,针对DABTC算法中网络易断裂和心率异常信息需要优先路由的问题,对算法作出改进：通过邻近树节点伪随机查询的方式,由树节点代替其所在的树形结构进行网络合并,有效地实现了网络的自愈,增强了心率传输网络的鲁棒性；根据心率传输数据值来划分任务的优先级,接入节点根据子节点任务的优先级进行任务调度,当心率传输数据值超过阈值时,将优先与根节点进行交互,减少了处理异常信息的时间。最后,本文对设计的低功耗蓝牙无线心率计进行了测试。结果表明该心率计工作时功耗为73.6mW,睡眠时功耗为1.1μW,在丢包率小于1%时,接收灵敏度为-92.5dBm。本文对40设备组网进行测试：网络实现了自愈,改进后的网络对异常信息的传输延迟明显优于传统网络。本文提出的基于低功耗蓝牙技术的树型心率传输网络,对实现医疗信息的多级传输具有重要意义。
【关键词】：低功耗蓝牙 心率计 无线网络 DABTC
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN925
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 主要内容及设计指标12-13
• 1.3.1 研究内容12
• 1.3.2 设计指标12-13
• 1.4 论文工作内容安排13-14
• 第二章 低功耗蓝牙无线心率计关键技术概述14-28
• 2.1 短距离无线通信技术的分析与对比14-15
• 2.2 低功耗蓝牙技术15-20
• 2.2.1 低功耗蓝牙协议栈15-18
• 2.2.2 低功耗蓝牙的数据交互18-19
• 2.2.3 低功耗蓝牙网络的拓扑结构19-20
• 2.3 蓝牙树型组网算法20-26
• 2.3.1 Bluetree算法20-22
• 2.3.2 BSTC算法22-23
• 2.3.3 TSF算法23-24
• 2.3.4 DABTC算法24-25
• 2.3.5 组网算法比较及问题分析25-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第三章 基于DABTC算法树型网络的设计28-40
• 3.1 DABTC算法所存在的问题28-30
• 3.1.1 网络断裂问题28-30
• 3.1.2 子节点访问优先级问题30
• 3.2 DABTC算法的改进方案30-36
• 3.2.1 基于邻近树节点伪随机扫描的网络自愈30-35
• 3.2.2 基于心率数据的子节点访问优先级划分35-36
• 3.3 改进DABTC算法的仿真结果分析36-39
• 3.3.1 蓝牙仿真环境36-37
• 3.3.2 仿真结果和性能分析37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 基于BLE4.0无线心率计的软硬件设计与实现40-56
• 4.1 系统方案设计40-41
• 4.1.1 需求分析40
• 4.1.2 总体方案设计40-41
• 4.2 基于BLE4.0无线心率计硬件设计41-45
• 4.2.1 低功耗蓝牙芯片的解决方案与选型41-43
• 4.2.2 心率计数据传输模块设计43-45
• 4.3 基于BLE4.0无线心率计软件设计45-49
• 4.3.1 基于OSAL操作系统的方案设计45-47
• 4.3.2 系统的处理函数47-48
• 4.3.3 心率计任务的处理函数48-49
• 4.4 基于改进算法的心率传输网络实现49-54
• 4.4.1 微微网的建立49-50
• 4.4.2 心率传输网络建立50-53
• 4.4.3 多节点休眠模式53-54
• 4.5 终端应用程序开发54-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第五章 系统的调试与性能测试56-64
• 5.1 硬件测试56-60
• 5.1.1 天线测试56-58
• 5.1.2 射频性能测试58-60
• 5.1.3 功耗测试60
• 5.2 软件测试60-62
• 5.2.1 抓包测试60-61
• 5.2.2 组网测试61-62
• 5.3 测试结果分析62-63
• 5.4 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 总结64-65
• 6.2 展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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2 高波;葛宁;;低功耗蓝牙个人健康网络的设计与实现[J];传感器与微系统;2013年06期

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  本文关键词：基于BLE4.0无线心率计数据传输节点的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：299612