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基于ARM嵌入式系统综合血压检测系统的研究与设计

作　者: 黄杰
导　师: 张洪涛
学　校: 湖北工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: ARM嵌入式系统动态血压检测心率 LPC2131 μC/OS-Ⅱ操作系统
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着信息技术、微电子技术、传感器技术、网络技术等的不断发展,嵌入式系统技术也得到了迅速的发展。于此同时,医疗电子行业在嵌入式技术的推动下也取得到了长足的发展。本文的主要工作就是对一种基于ARM嵌入式系统综合血压检测系统的医疗电子设备进行了研究与设计。本文的选题具有深远的意义,随着生活水平的提高,由于生活结构性改善带来的普遍性高血压及由高血压带来的脑卒中、冠心病及心脏性猝死等发病率在不断的上升,给患者及社会都带来了沉重的负担。对人体生理血压进行检测,并及时进行各种预防及治疗就显得尤为重要。目前市场上出现了很多血压检测设备,但大多存在测量精度欠佳、存储容量小、功能有限、无法动态监测等不足之处,因此,研制一种性能优越、功能强大、经济适用的动态血压检测系统意义重大。本系统在研究与设计前对市场上存在的各类血压检测设备(以电子血压计为主)进行了充分的调查与研究,在此基础上提出了本系统的设计思想.本系统实现的主要功能包括提高测量精度、增大存储容量、设置多种通信端口、实现血压动态监测、建立人性化的控制界面等方面。为了实现以上功能,本系统采用了高性能的ARM微控制器为主进行设计,实现对血压测量过程的自动控制与调节；采用摩托罗拉公司研制的高精度压力传感器MPX2100完成血压信号的数据采集；利用二阶有源低通及高通滤波网络对信号进行提取；微控制器集成的8路10位高精度A/D转换器实现数据的转换功能；血压测量完毕后可以实现自动显示及存储；系统配置了8M字节的Flash数据存储空间,具备RS232串口通信、USB通信、网络通信等丰富的通信端口；其重要的改进就是植入了实时操作系统μC/OS-Ⅱ,大大提高了系统的效率及测量精度,方便进行多种应用软件的开发与产品升级,建立了人性化的系统控制界面,便于用户对各种功能进行操作控制。同时对软件部分也做了一定的研究与设计,完成了系统引导程序的配置及操作系统的移植,完成了部分驱动程序的编写与调试,完成了系统控制界面的设计,在本文中只对网络通信进行了初步的研究。最后,本文对本系统的研究进行了总结,并提出了改进措施及一些创新思想,相信对未来电子血压检测系统的进一步研究将具有一定的指导意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
第1章绪论  10-17
  1.1 课题研究背景  10-12
  1.2 血压检测设备的发展现状及方向  12-14
  1.3 研究课题的提出  14-15
  1.4 论文的主要工作及结构安排  15-17
第2章血压测量原理及方法  17-23
  2.1 血压测量原理  17
  2.2 血压测量方法  17-20
    2.2.1 柯氏音法  18-19
    2.2.2 示波法  19-20
  2.3 收缩压与舒张压的判定  20-21
  2.4 平均压的判定  21-22
  2.5 心率的计算方法  22
  2.6 小结  22-23
第3章系统总体方案设计  23-36
  3.1 嵌入式系统的基础知识介绍  23-25
    3.1.1 嵌入式系统的基本概念  23
    3.1.2 嵌入式系统的组成  23-24
    3.1.3 嵌入式系统的设计流程  24-25
  3.2 系统实现功能分析  25-27
  3.3 系统总体结构设计  27-28
  3.4 芯片选型  28-34
  3.5 实验平台介绍  34-35
  3.6 小结  35-36
第4章系统硬件部分设计  36-50
  4.1 系统主控电路  36-37
  4.2 系统供电电源  37-38
  4.3 血压及脉搏信号检测电路  38-41
    4.3.1 气泵及气阀驱动电路  38-39
    4.3.2 滤波电路  39-40
    4.3.3 信号放大电路  40-41
  4.4 FLASH存储器电路  41-42
  4.5 LCD显示电路  42-43
  4.6 通信接口电路  43-46
    4.6.1 串口通信电路  44
    4.6.2 JTAG接口电路  44-45
    4.6.3 USB通信电路  45-46
    4.6.4 网络通信电路  46
  4.7 系统时钟电路及实时时钟电路  46-47
  4.8 键盘及蜂鸣器控制电路  47-49
    4.8.1 键盘电路  47-49
    4.8.2 蜂鸣器电路  49
  4.9 小结  49-50
第5章 μC/OS-Ⅱ操作系统的移植  50-60
  5.1 μC/OS-Ⅱ简介  50-51
    5.1.1 概述  50
    5.1.2 μ/OS-Ⅱ的特点  50-51
  5.2 移植μC/OS-Ⅱ  51-59
    5.2.1 移植内容介绍  51-52
    5.2.2 关于头文件includes.h和config.h  52-53
    5.2.3 配置OS_CPU.H  53-54
    5.2.4 配置OS_CPU_C.C文件  54-57
    5.2.5 配置OS_CPU_A.S  57-59
  5.3 小结  59-60
第6章系统软件部分设计  60-70
  6.1 系统控制界面总体设计  60-62
  6.2 血压测量软件设计  62-63
  6.3 键盘扫描及控制程序设计  63-65
  6.4 A/D转换子程序模块设计  65-66
  6.5 LCD显示模块程序设计  66-69
  6.6 小结  69-70
第7章总结与展望  70-72
  7.1 本文总结  70-71
  7.2 创新设想及展望  71-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
攻读硕士学位期间发表的论文  76-77
附录A 系统总体设计原理图  77-78
附录B 程序清单  78-82

基于ARM嵌入式系统综合血压检测系统的研究与设计

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