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基于嵌入式的家庭医疗血氧饱和度采集终端的研制

作　者: 杨东明
导　师: 万频
学　校: 广东工业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: Multisim仿真血氧饱和度双波长透射式测量滤波器参数计算 H桥驱动电路
分类号: TP368.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 60次
引　用: 1次
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内容摘要

随着网络与信息技术的发展,远程医疗距人们的生活越来越近,本课题即是基于社区医疗网络数字化的背景,重点研究血氧饱和度生理指标的检测。传统的血氧饱和度检测方法是先通过人体采血后用血气分析仪确定血液里的氧饱和度。这种测量方法过程繁杂,可靠性差,且不能连续检测。由于血液中还原血红蛋白和氧合血红蛋白在红光、红外光(600nm～1000nm)有独特的吸收光谱,而人体动脉的搏动能够引起测试部位血流量的变化,从而引起光吸收量的变化,脉搏式血氧饱和度检测技术就是利用这个特点,对人体进行连续无创伤的血氧饱和度测量。本课题作为远程医疗中的血氧饱和度前端采集部分,采用双波长透射式指夹测量法,利用含氧血红蛋白与不含氧血红蛋白对红光和红外光的吸收差异性,通过H桥电路实现对两种光的分时间隔点亮控制,利用光电二极管将被穿透过手指的光转换为微弱的电流信号,再通过串接电阻的方法实现I-V转换,通过由运算放大器搭建的滤波电路取出直流信号分量和两种波长的透射光所对应的交流分量,根据比尔兰伯特定律推导出的血氧饱和度计算公式,实现对血氧饱和度的求取。本论文主要是通过理论计算和计算机仿真来完成的,详细讲述了血氧饱和度公式的推导,各部分电路的设计思路和计算过程在文中都进行了详尽的表述,在理论计算的前提上,又在计算机仿真软件Multisim中进行了仿真验证,得到的仿真结果与理论计算基本吻合,设计的各部分电路图和仿真结果在文中都已列出,并通过在IAR软件内编写程序,实现对采集数据的处理显示,将转换结果在数码管上显示,并通过串口调试精灵调试开发板与串口的通讯,将处理后的实际电压值传输到PC机上面。并通过与成熟采集模块进行比较,分析设计电路所能达到的性能和可以进一步实现功能扩展的地方。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
Contents  9-11
第一章绪论  11-19
  1.1 课题的研究背景  11-12
  1.2 国内外研究和应用现状  12-16
    1.2.1 国外远程医疗发展状况  12-14
    1.2.2 国内远程医疗发展状况  14-16
  1.3 问题的提出和课题的研究意义  16-17
  1.4 课题的主要工作  17-19
第二章嵌入式家庭医疗终端系统的理论基础  19-29
  2.1 系统总体框架和工作原理  19
  2.2 嵌入式微处理器  19-21
    2.2.1 嵌入式微处理器的特点  20-21
    2.2.2 嵌入式微处理器的选择  21
  2.3 嵌入式操作系统的选择  21-22
  2.4 低功耗系列单片机  22-24
    2.4.1 MSP430系列单片机的特点  22-23
    2.4.2 MSP430F149单片机  23-24
  2.5 血氧饱和度采集原理、定义及数学推导  24-28
    2.5.1 血氧饱和度采集原理、定义  24
    2.5.2 比尔兰伯特定律(Beer-Lambert Law)  24-25
    2.5.3 血氧饱和度数学推导  25-28
  2.6 本章小结  28-29
第三章终端采集处理平台的介绍  29-39
  3.1 硬件功能分析及总体结构  29-30
  3.2 主要外设和人机交互接口  30-38
  3.3 本章小结  38-39
第四章血氧饱和度参数采集前端电路设计  39-47
  4.1 总体结构框图与各部分硬件电路介绍  39-43
    4.1.1 手指量测  40-42
    4.1.2 信号滤波处理  42-43
  4.2 终端软件系统的设计  43-46
    4.2.1 软件系统集成开发环境  43-45
    4.2.2 JTAG在线编程开发方法  45-46
  4.3 本章小结  46-47
第五章血氧饱和度软、硬件模块设计及仿真  47-63
  5.1 Multisim硬件仿真环境的介绍  47-49
    5.1.1 Multisim中对元器件的管理  47-48
    5.1.2 输入并编辑电路  48-49
    5.1.3 Multisim中虚拟仪器及其使用  49
  5.2 各电路的设计依据与参数计算  49-54
    5.2.1 各子电路的设计目的和原理分析  49-51
    5.2.2 电路中各种元器件的选型及参数计算  51-54
  5.3 仿真结果及分析  54-56
  5.4 软件设计部分  56-58
  5.5 对比分析设计电路的性能  58-61
  5.6 本章小结  61-63
结论  63-65
  主要研究工作总结  63-64
  有待进一步解决的问题  64-65
参考文献  65-69
攻读硕士期间发表论文  69-71
致谢  71-72
附录  72-76

基于嵌入式的家庭医疗血氧饱和度采集终端的研制

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