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基于ZigBee的人体健康监测系统的研究

作　者: 李蓉
导　师: 朱耀麟
学　校: 西安工程大学
专　业: 控制工程
关键词: 人体健康监测 ZigBee CC2430 MSP430F149 GPRS
分类号: TH772.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着社会老龄化的加剧和人们健康意识的日益增强，对一些慢性疾病的监护成为一个重要的社会问题，同时，人们也开始注重日常的身体变化，希望能够及早地发现身体基本生理指标的变化，从而对一些常见病进行及时地预防和早期地治疗。目前，越来越多的机构将研究目标锁定在人体健康监测这一领域，本文在分析了国内外基于这一领域的研究状况后，结合家庭健康监测系统低成本、低功耗、低速率的要求，对几种用于家庭监测的无线通信技术进行比较，将短距离无线通信技术ZigBee和远距离无线通信技术GPRS结合起来进行家用的人体健康监测，不但能达到实时监测的目的，还能免除昂贵的监护费用。本论文主要完成了以下工作：1）在完成了ZigBeeCC2430的软硬件设计并对其协议栈进行分析后，成功组建了ZigBee星型网络，包括一个协调器节点和三个终端节点，用串口调试助手对其进行了验证，并实现了温度数据的采集，且对节点之间的通信质量进行了测试。2）在完成了微处理器MSP430F149的软硬件设计后，在其上对采集的数据进行分析处理，并用LCD12864实时地显示出来，在数据超出阈值范围时实现蜂鸣器报警。3）在对GPRS模块的通信原理进行了解后，实现了该模块收发短信的功能，用串口调试助手对其进行了验证，并实现了其与微处理器模块之间的通信。本文在完成了以上工作，验证了该系统的可实施性和可靠性后，针对本文的完成情况，对该系统提出了改进，希望能在后续对该系统加以完善。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
1 绪论  8-12
  1.1 本课题的研究背景  8
  1.2 国内外研究状况  8-10
    1.2.1 国外研究状况  8-9
    1.2.2 国内研究状况  9-10
  1.3 人体健康信息监测的意义  10
  1.4 本课题的创新点及章节安排  10-12
2 健康监测系统中通信技术的选择  12-18
  2.1 引言  12
  2.2 ZigBee 无线通信技术  12-16
    2.2.1 ZigBee 与其他几种短距离无线通信技术的比较  12-13
    2.2.2 ZigBee 的技术特点  13-14
    2.2.3 ZigBee 网络的设备类型  14
    2.2.4 ZigBee 网络拓扑结构  14-15
    2.2.5 ZigBee 协议架构  15-16
  2.3 GPRS 无线通信技术  16-17
    2.3.1 GPRS 与其他几种长距离无线通信技术的比较  16
    2.3.2 GPRS 的基本特点  16-17
  2.4 本章小结  17-18
3 系统总体设计  18-24
  3.1 系统分析及设计要求  18
  3.2 传感器的选择  18
  3.3 微处理器模块的选择  18-19
  3.4 无线通信模块的选择  19-20
    3.4.1 ZigBee 无线芯片的选择  19-20
    3.4.2 GPRS 模块的选择  20
  3.5 ZigBee 网络拓扑的选择  20
  3.6 系统总体结构设计  20-22
    3.6.1 ZigBee 无线传感器网络  21
    3.6.2 控制终端  21-22
  3.7 本章小结  22-24
4 系统硬件设计  24-36
  4.1 终端节点的设计  24-28
    4.1.1 无线模块设计  24-27
    4.1.2 数据采集模块  27-28
  4.2 协调器节点的设计  28-29
  4.3 微处理器模块的设计  29-33
    4.3.1 复位电路  30
    4.3.2 实时时钟电路  30-31
    4.3.3 JTAG 接口电路  31
    4.3.4 数据存储电路  31
    4.3.5 液晶显示电路  31-32
    4.3.6 键盘电路  32-33
    4.3.7 串口通信电路  33
    4.3.8 报警电路  33
  4.4 GPRS Modem 与微处理器之间的连接  33
  4.5 系统电源电路设计  33-34
  4.6 PCB 板的抗干扰设计  34-35
  4.7 本章小结  35-36
5 系统软件设计  36-52
  5.1 系统软件总体设计  36-37
  5.2 软件开发环境  37
  5.3 ZigBee 无线传感器网络的组建过程  37-41
    5.3.1 组建 ZigBee 网络  37-39
    5.3.2 终端节点加入 ZigBee 网络  39-41
  5.4 协议栈及其初始化  41-44
  5.5 系统 ZigBee 节点的软件设计  44-46
    5.5.1 数据采集模块  44
    5.5.2 终端节点的软件设计  44-45
    5.5.3 协调器节点的软件设计  45-46
  5.6 微处理器控制软件设计  46-48
    5.6.1 数据处理模块  47
    5.6.2 液晶显示模块  47-48
    5.6.3 实时时钟模块  48
  5.7 ZigBee 通信模块  48-49
  5.8 GPRS 通信模块  49-51
    5.8.1 GPRS 模块初始化  49-50
    5.8.2 短消息 AT 指令  50
    5.8.3 短消息收发  50-51
  5.9 本章小结  51-52
6 系统测试  52-64
  6.1 ZigBee 网络测试  53-57
  6.2 ZigBee 网络通信质量测试  57-59
  6.3 数据采集测试  59
  6.4 微处理器液晶显示测试  59-60
  6.5 GPRS Modem 通信功能测试  60-61
  6.6 系统测试及误差分析  61-63
  6.7 本章小结  63-64
7 总结和展望  64-66
  7.1 总结  64
  7.2 展望  64-66
参考文献  66-70
附录  70-73
攻读学位期间发表的文章  73-76
致谢  76

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 医药卫生器械 > 医用电气机械 > 电子设备
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