面向健康物联网的生理信号检测节点的设计

发布时间：2017-04-25 20:05

  本文关键词：面向健康物联网的生理信号检测节点的设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：物联网技术是近年来科技与信息化不断发展的产物，随着该技术的快速发展，其在健康或医疗领域的应用也越来越广泛，，并出现了健康物联网的概念。而随着人们生活水平的不断提高，人们对自身的身体健康状况也越来越关注，并希望健康物联网能够在提高和改善人们健康水平方面能够发挥更大的作用。生理信号检测的节点是健康物联网的体系结构中的最前端，其功能是提取和传递生理信号，是健康物联网的重要环节。 本课题的目标在于实现面向健康物联网的生理信号检测节点的设计，其功能在于测量心电和呼吸两个常见的生理信号，通过无线传输技术发送生理信号的数据，整个系统需要满足低功耗、低成本和微型化的特点。 本文首先学习心电和呼吸的测量原理，并对蓝牙数据传输手段进行了解。在信号的测量手段方面，研究测量领域的先进技术和原理，这些包括过采样技术、滤除窄带信号干扰的自适应相干模板法和数字锁相的基本原理。在滤除窄带干扰方面，根据自适应相干模板法设计了多窄带带阻滤波器。根据数字锁相的算法设计了优化算法。本文把这些技术引入到生理信号的测量中，在满足所需测量精度的基础上，在硬件方面简化了电路的设计，在软件实现方面也具有很高的效率。在呼吸测量中应用了新型的电流源设计方案，具有很高的稳定性。 最后，本文以PSoC系列芯片CY8C3665为主控芯片，实现心电和呼吸信号的测量。在无线传输方面以蓝牙为例，实现数据的短距离传输。整套硬件电路中，信号采集的功能都在CY8C3665芯片内部实现，设备体积小、成本低的特点。使用上位机软件对测量数据进行分析，认为该测量电路能够完成心电和呼吸的测量和无线传输，从而完成了生理信号检测节点的设计。
【关键词】：物联网 过采样 心电测量 呼吸测量 数字锁相
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.04;TN911.23
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 健康物联网的概念8-9
• 1.2 健康物联网的传感节点发展现状9-11
• 1.3 本课题研究内容和意义11-12
• 1.4 论文的章节安排12-13
• 第二章 心电和呼吸测量基本原理及蓝牙通讯技术13-20
• 2.1 心电测量的基本原理13-15
• 2.2 呼吸测量的基本原理15-18
• 2.2.1 呼吸测量方法简介15-16
• 2.2.2 生物阻抗呼吸测量方法16-18
• 2.3 蓝牙通讯技术18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 生理信号测量中的关键技术20-32
• 3.1 过采样技术20-21
• 3.2 自适应相干模板法与窄带带阻滤波器设计21-26
• 3.2.1 自适应相干模板法21-23
• 3.2.2 窄带带阻滤波器设计23-26
• 3.3 数字锁相技术与快速算法26-31
• 3.3.1 数字锁相基本原理26-28
• 3.3.2 数字锁相算法的实现28-29
• 3.3.3 数字锁相优化算法29-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第四章 生理信号检测节点的设计32-48
• 4.1 系统设计32-37
• 4.2 心电测量设计方案37-41
• 4.2.1 心电测量总体设计37
• 4.2.2 心电测量的硬件设计37-39
• 4.2.3 心电测量的软件设计39-41
• 4.3 呼吸测量设计方案41-45
• 4.3.1 呼吸测量总体设计41
• 4.3.2 呼吸测量硬件设计41-44
• 4.3.3 呼吸测量的软件设计44-45
• 4.4 蓝牙接口电路设计45-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第五章 实验验证48-55
• 5.1 辅助测试的上位机软件设计48-49
• 5.2 测量结果49-54
• 5.2.1 心电的测量结果50-52
• 5.2.2 呼吸检测的结果52-54
• 5.3 本章小结54-55
• 第六章 总结和展望55-57
• 6.1 总结55-56
• 6.2 展望56-57
• 参考文献57-60
• 发表论文和参加科研情况说明60-61
• 致谢61

【参考文献】

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本文编号：326964