梦魇唤醒系统的研究

发布时间：2017-09-13 22:13

  本文关键词：梦魇唤醒系统的研究

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【摘要】：经常性梦魇会导致睡眠不足,精神恍惚,严重影响正常的工作,目前医学上暂不能很好地改善和治愈此病症,有必要对梦魇进行分析与研究。本文采用物理方法减轻梦魇者的痛苦,旨在解决梦魇给人类带来的困扰。本文根据梦魇发生时的临床表现,分析产生梦魇的原因,寻找出梦魇发生时的特征信息。通过比较梦魇发生时的各种信号,发现梦魇患者可以通过自主控制的呼吸信号让身边的人叫醒自己。因此,本文确定了自主发出的粗重呼吸信号作为梦魇唤醒系统的特征信号,并对其进行研究。通过对自主发出的呼吸信号的研究,发现呼吸信号周围存在着大量的噪声信号。为了提取出有用的呼吸信号,提出了呼吸节律提取法,用于消除梦魇信号中的大量噪声信号。采用类周期法对采集到的呼吸信号进行呼吸节律的分析,确定呼吸信号的节律范围。经过对比各种分析呼吸信号的方法,采用短时傅里叶变换的方法对采集到的特征信号进行频谱分析,确定特征信号的频率、幅值范围。通过对整个梦魇唤醒系统进行研究,本文设计出一种能够采集分析特征信号并唤醒患者的仪器。在对梦魇唤醒仪的设计中,分别采用模拟电路处理方法、单片机处理方法和ARM微处理器处理方法进行方案对比,进行了梦魇唤醒系统的总体设计,得出ARM微处理器是比较理想的设计方案。根据此方案设计出能够满足仪器功能的硬件电路方案和软件实现策略。硬件电路部分设计了信号采集电路、信号分析与处理电路、唤醒报警电路。软件设计部分分为信号采集模块、信息分析与处理模块、唤醒报警模块以及LCD显示模块。采用C语言对这四个模块进行程序编写,实现了梦魇唤醒仪的软件设计。通过对梦魇唤醒仪的调试与验证,达到了对梦魇患者唤醒的目的。实验表明,该梦魇唤醒仪能够解决梦魇给人类带来困扰。
【关键词】：梦魇 唤醒 特征信号 短时傅立叶变换 呼吸节律 呼吸频率
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 课题研究的目的与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 梦魇现象的国内外现状11-12
• 1.2.2 梦魇特征信号的研究的国内外现状12-13
• 1.3 论文的主要研究内容13-15
• 2 梦魇唤醒系统的总体方案设计15-20
• 2.1 特征信号指标15
• 2.1.1 呼吸音信号指标15
• 2.1.2 梦魇唤醒仪技术指标15
• 2.1.3 系统设计要求15
• 2.2 设计方案选择15-18
• 2.2.1 模拟电路处理法16
• 2.2.2 基于51单片机处理电路16-17
• 2.2.3 ARM处理电路17-18
• 2.3 梦魇唤醒仪的主要功能及外部接口18
• 2.4 梦魇唤醒系统的总体结构18-19
• 2.5 本章小结19-20
• 3 呼吸节律的研究20-25
• 3.1 呼吸信号的检测方法20-21
• 3.2 呼吸节律的提取21-24
• 3.2.1 呼吸节律提取的原理21
• 3.2.2 呼吸节律提取的方法21-24
• 3.3 本章小结24-25
• 4 梦魇呼吸音信号的采集与数字处理25-31
• 4.1 基于COOL EDIT的特征信号的采集25-26
• 4.1.1 COOL EDIT简介25
• 4.1.2 信号的采集过程25-26
• 4.1.3 对特征信号的分析26
• 4.2 梦魇呼吸音信号的数字处理26-30
• 4.2.1 呼吸音信号的分析方法26-27
• 4.2.2 数字信号处理概述27
• 4.2.3 短时傅里叶变换原理27
• 4.2.4 信号的平均频率f27-29
• 4.2.5 模拟仿真29-30
• 4.2.6 梦魇特征信号结果与分析30
• 4.3 本章小结30-31
• 5 梦魇唤醒仪的硬件电路设计31-50
• 5.1 呼吸音传感器选型和接口设计31-34
• 5.1.1 呼吸音传感器选型31
• 5.1.2 MEMS音频麦克风工作原理31-33
• 5.1.3 选型结果33
• 5.1.4 MP45DT02接口电路33-34
• 5.2 基于MP45DT02的信号采集器的设计34-36
• 5.2.1 信号采集器的设计要求34
• 5.2.2 信号采集器的设计原理34-35
• 5.2.3 外部电源去耦和滤波电路35
• 5.2.4 声道选择电路35
• 5.2.5 信号采集器的设计35-36
• 5.3 信号分析与处理器的设计36-44
• 5.3.1 ARM7简介36-37
• 5.3.2 STM32F407特性介绍37-38
• 5.3.3 STM32F407引脚图38-39
• 5.3.4 特征信号分析与处理器的设计原则39
• 5.3.5 电源电路39-40
• 5.3.6 时钟电路40-41
• 5.3.7 高频去耦电路41-43
• 5.3.8 信号分析与处理器的电路设计43-44
• 5.4 唤醒部分的设计44-47
• 5.4.1 设计要求44
• 5.4.2 蜂鸣器的选择44-45
• 5.4.3 KPE-207简介45
• 5.4.4 唤醒器的电路设计45-47
• 5.5 频谱显示电路设计47-49
• 5.5.1 LCD显示电路设计要求47
• 5.5.2 LCD12864概述47-48
• 5.5.3 LCD引脚功能48-49
• 5.5.4 LCD显示电路设计49
• 5.6 本章小结49-50
• 6 梦魇唤醒仪的软件设计50-57
• 6.1 软件设计任务52
• 6.2 软件设计原则52-53
• 6.3 系统程序设计53-57
• 6.3.1 编程语言的选择53
• 6.3.2 任务划分53
• 6.3.3 初始化任务53-54
• 6.3.4 采集模块54-55
• 6.3.5 信号分析与处理模块55-56
• 6.3.6 LCD显示模块56
• 6.3.7 本章小结56-57
• 7 系统的调试57-59
• 7.1 系统调试57-58
• 7.2 本章小结58-59
• 8 结论与展望59-62
• 8.1 结论59
• 8.2 展望59-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文65-66
• 致谢66-69
• 附录A69-70
• 附录B70-75

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 王亚威;侯安会;;梦魇发病机制的中西医结合探讨[A];第三届中国睡眠医学论坛论文汇编[C];2009年

，

本文编号：846195