基于蓝牙协议的远程胎儿心率仪设计

发布时间：2020-08-21 15:16

【摘要】：蓝牙4.0技术自2010年7月由蓝牙技术联盟(SIG)推出之后,移动医疗以及可穿戴移动设备一直是人们持续研究的热点。将低功耗蓝牙4.0技术运用到医疗监护系统中,这不仅为患者争取到更加有利的治疗时间,还为人们提供快捷方便的新型智能医疗系统,满足了人们对智能医疗的迫切需求。本文针对胎儿心率仪在移动医疗上的需求,主要研究基于低功耗蓝牙4.0协议的超声多普勒胎儿心率仪,并将其与智能手机相结合,目的是设计一款利用低功耗蓝牙4.0传输胎儿心率数据的胎儿心率仪及应用。首先,对超声多普勒胎儿心率仪进行了硬件部分的分析与研究,分析了采集胎心信号的超声换能器的结构原理,对胎心信号进行了滤波,选频放大等预处理操作。为了完成对胎心数据的传输,通过对低功耗蓝牙芯片CC2540中胎心数据处理协议进行了分析与设计,使得能够完成传输过程中硬件部分的传输准备工作。其次,通过对低功耗蓝牙协议栈的探究,实现了胎心信号采集处理端与Android客户端应用的蓝牙通信与数据传输。根据胎心率自定义协议的需求,对协议栈规范中的心率的服务进行了分析与修改,实现了对胎心率的传输。客户端开发平台选择的是小米2S,并在该平台上完成了软件程序的设计与开发。其中胎心数字信号处理采用的是改进的独立分量分析算法,并移植入程序,实现了对胎心数据的处理。最后,给出了算法的实验仿真结果与分析,以及应用程序的真机调试结果,实现了低功耗蓝牙在胎心设备与手机用户端应用之间的数据通信。并通过具体的胎心信号处理实例来展示了从采集到最后应用中显示结果的过程。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH789
【图文】：

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第 2 章胎儿心率检测系统的结构设计第 2 章胎儿心率检测系统的结构设计统结构设计方案本次设计中，整个系统将通过 Android 智能移动设备与胎儿心电数据采连接，形成一种智能监护模式。孕妇使用超声探头采集胎心信号，再拟信号发送到胎心信号处理模块，经选频放大，带通滤波和 A/D 数据过程，将模拟信号转换为数字信号，在低功耗蓝牙芯片 CC2540 内高度的作用下，利用低功耗蓝牙 BLE4.0 协议栈将重要的数字信息传输到备上进行显示，如图 2.1 所示。

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图 2-1 胎心率检测系统的结构框架图检测系统由信号采集与处理端，低功耗蓝牙无线通信端以及 A，如图 2-2 所示。其中信号采集与处理端分两部分来完成，信部分完成对胎心信号的采集，信号处理端利用 CC2540 中高度对胎心信号的选频放大，带通滤波和 A/D 数据转换。低功耗用低功耗蓝牙协议完成处理后的胎心数字信号与 Android 手输。Android 用户应用端主要是将蓝牙通信模块传输来的胎心以及将每次检测的胎心数据进行保留，更方便孕妇掌握胎儿的

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图 2-3 各种无线数据传输协议对比图对比图中我们可以得知，传统蓝牙、802.11 系列、ZigBee 三种无线数，传统蓝牙的传输距离是最短的，典型数据传输距离为 2-10ma/b/g/n 的传输速率是最快的，由上文得知，IEEE 802.11b 最高数据传输b/s。经查阅资料，将具体参数的对比的情况统计如表 2-1 所示。表 2-1 短距离无线传输协议比较表名称传统蓝牙低功耗蓝牙 ZigBee据传输速率 1-3Mb/s 1Mb/s 250kb/s调制方法直接扩频跳频扩展跳频扩展络拓扑结构分布式星状-总线星状，树形，最大节点数 8 个可扩展 254 个连接耗时 3-10s 1.2ms 15ms

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