基于ZigBee无线网络的监护系统设计与实现

发布时间：2017-07-20 07:23

  本文关键词：基于ZigBee无线网络的监护系统设计与实现

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【摘要】：近年来,我国的人口老龄化程度逐步加深。心脏病、高血压以及发烧等疾病在老年人群中是比较常见的。这几种疾病分别对应了人体的脉搏、血压和体温这三种生理参数,通过对这三种参数的准确及时的测量,可以对这三种疾病起到一定的预防作用。在传统的医疗监护中,对于这些生理参数的测量大多采用的方法是,医护人员需要定时面对面对患者进行测量,而对于有些相对落后的地区,测量方法还限于手动测量,这不但降低了医护人员的工作效率,对医疗效果也会产生一定影响。随着传感器技术、无线通信技术的发展以及无线传感网络的兴起,它们在医疗领域的应用也越来越深入,基于无线通信技术的传感网络为医疗监护领域带来了新的解决思路。基于低复杂度、便携、低成本、高精度的系统需求,本文提出了一种基于ZigBee无线网络的监护系统。ZigBee技术是近年来应用比较广泛的短距离无线通信技术,ZigBee技术的优点主要有以下几点:复杂度低、功耗低、成本低。该系统通过传感器模块来采集患者的体温、血压、脉搏三种基本生理参数指标,并通过ZigBee无线网络将所采集数据传输到PC端,这样医护人员可以通过可视化界面准确了解患者的现状,从而据此进行进一步的医疗监护。论文介绍了课题的研究背景和研究目的及意义,分析了当前监护系统的现状及无线传感网络的发展应用情况,分别从国内外远程医疗的发展进行了阐述,引出本文所要设计的主题。论文对现代主流的短距离无线通信技术进行了分析和比较,根据系统需求选择ZigBee技术作为本系统的无线通信技术,在此基础上提出了系统的总体方案,选择网状网络拓扑结构搭建ZigBee无线网络。在硬件部分,确定了基于射频收发芯片CC2530的节点方案,终端节点中的传感器分别选择DS18B20传感器、MPX2100传感器以及AD8232传感器,该部分的主控芯片选择的是STM32F103芯片,该芯片的主要特点是功耗比较低,存储空间也足够,这符合系统的设计要求;软件部分,开发平台选择IAR Embedded Workbench,组建了ZigBee无线传感网络,实现了硬件电路以及协议栈的初始化,并且通过串口进行硬件与软件之间的数据传输通信,实现了数据远程传输;监控中心的PC端的上位机使数据可视化显示。最后论文对该监护系统进行调试和运行,通过所得结果得出本系统对体温、血压和脉搏测量的精确度总体上达到了系统设计要求,而且系统待机时长可以达到几个月。同时也对该系统所存在的问题进行了总结,并且对本系统将来可能做出改进和扩展的地方进行了展望。
【关键词】：ZigBee 传感器 生理参数 无线传感网络
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92;TP212.9;TP274
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景目的及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 国外无线医疗的发展及现状12-13
• 1.2.2 国内无线医疗的发展及现状13-14
• 1.3 论文主要研究内容和结构14-15
• 第2章 系统设计相关技术分析15-26
• 2.1 短距离通信技术对比15-20
• 2.2 ZigBee网络拓扑结构20-23
• 2.3 ZigBee无线网络协议层23-24
• 2.4 几种生理参数测量方法24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 系统总体方案设计26-29
• 3.1 系统需求26
• 3.2 系统总体方案设计26-28
• 3.2.1 数据采集模块设计27
• 3.2.2 无线通信模块设计27-28
• 3.2.3 上位机设计28
• 3.3 本章小结28-29
• 第4章 系统硬件部分设计29-40
• 4.1 数据采集模块的硬件设计29-36
• 4.1.1 传感器模块设计29-33
• 4.1.2 主处理器模块设计33-36
• 4.2 ZigBee无线通信模块设计36-38
• 4.3 电源模块设计38-39
• 4.4 本章小结39-40
• 第5章 系统软件部分设计40-51
• 5.1 终端节点的软件设计40-43
• 5.2 路由节点的软件设计43-44
• 5.3 协调器节点软件设计44-47
• 5.4 上位机软件设计47-49
• 5.4.1 上位机软件功能分析47-48
• 5.4.2 上位机软件设计48-49
• 5.5 数据库的设计49-50
• 5.6 本章小结50-51
• 第6章 系统功能测试与分析51-56
• 6.1 数据采集模块测试51-53
• 6.2 ZigBee网络通信测试53-54
• 6.3 传输距离测试54-55
• 6.4 本章小结55-56
• 结论56-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-61
• 攻读学位期间取得学术成果61

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本文编号：566893