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基于ARM的无线生理信号检测装置的研究

作　者: 吕俊龙
导　师: 和卫星
学　校: 江苏大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 心电信号 MSP430 蓝牙 S3C2410 无线通信 Windows CE
分类号: TP274.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

生理监护仪可监测人体的生理参数,通过参数分析为临床诊断治疗提供参考依据。随着信息技术、生命科学技术和嵌入式开发等技术的高速发展,在医院以外很多领域对便携式监护设备的需求极大增加,但目前监护设备却因成本高、体积大等因素难以大幅度推广。本文针对心电监护的实际需求设计了一种便携式心电监护仪,它能及时准确完整地采集心电信号,监测心电特征,可提供有效的辅助分析,为心脏病的诊断治疗提供有效的支持。系统通过传感器采集心电信号,经过调理放大后送给MSP430单片机进行AD转换,转换后的数据通过蓝牙发送给ARM板,用ARM板来模拟智能手机,通过在ARM板上移植心电处理算法进行分析。硬件方面,论文结合了以往生理采集电路的经验,针对心电信号的特点,在心电采集模块中设计了专门的放大调理电路来确保体表心电信号能高质量的检出。AD转换是通过MSP430单片机内部的ADC12模块进行的,把心电采集模块、MSP430单片机与蓝牙模块集成到一起构成心电采集终端。转换后的数据通过蓝牙与ARM板通信。软件方面,介绍了嵌入式Windows CE操作系统的系统结构、性能特点、系统内核和应用程序的开发工具;根据实际需要定制了Windows CE系统内核,使用EVC++4.0开发了蓝牙通信驱动程序,完成了LCD控制、USB驱动、触摸屏控制等。通过对开发系统的测试,结果表明此系统完全可以实现预期的数据采集、AD转换、蓝牙无线通信及LCD实时显示功能;通过在ARM板上移植心电处理算法对波形进行分析,可实现及时报警,达到了预期的效果。本系统整体采用模块化的设计方式,结构清晰,易于以后的修改、优化升级和维护,便于操作者使用,节省使用空间。论文的研究结果为便携式生理监护仪的进一步研究奠定了基础,有一定的借鉴价值。由于目前蓝牙技术在医疗领域上的应用还很少,通过对本系统的测试,说明采用蓝牙技术进行无线测试控制是可行的,将来应该具有很好的市场应用前景。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-11
第一章绪论  11-14
  1.1 课题研究背景  11-12
  1.2 国内外研究现状  12
  1.3 生理信号检测系统的构成及原理  12-13
  1.4 论文的主要研究内容  13-14
第二章嵌入式系统  14-20
  2.1 嵌入式系统概述  14-16
  2.2 嵌入式处理器分类及现状  16-17
  2.3 几种常用的嵌入式操作系统  17-18
  2.4 嵌入式系统发展趋势  18-19
  2.5 小结  19-20
第三章基于ARM无线生理信号检测装置的总体设计方案  20-36
  3.1 设计思路  20-21
  3.2 心电基础知识  21-23
    3.2.1 心电图典型波形  21-22
    3.2.2 心电信号的特性及干扰  22-23
  3.3 心电放大电路的设计  23-33
    3.3.1 总体设计  23-24
    3.3.2 前置放大  24-25
    3.3.3 右腿驱动  25-27
    3.3.4 屏蔽电路  27-28
    3.3.5 滤波电路  28-32
    3.3.6 后置放大电路  32-33
  3.4 A/D转换  33
  3.5 无线传输  33-34
    3.5.1 蓝牙技术概述  33-34
    3.5.2 DFBM-CS120蓝牙模块  34
  3.6 小结  34-36
第四章硬件平台的选择与搭建  36-48
  4.1 硬件资源选择  36-38
    4.1.1 MSP430F169  36
    4.1.2 嵌入式蓝牙模块  36-37
    4.1.3 S3C2410  37-38
  4.2 硬件平台的搭建  38-47
    4.2.1 硬件系统的连接  38-39
    4.2.2 DFBM-CS120的AT命令  39-41
    4.2.3 DFBM-CS120的控制流程  41-43
    4.2.4 DFBM-CS120外围电路设计  43-45
    4.2.5 S3C2410资源配置  45-47
  4.3 电源电路  47
  4.4 小结  47-48
第五章软件开发环境的选择与搭建  48-59
  5.1 Windows CE操作系统简介  48-52
    5.1.1 Windows CE硬件层  49
    5.1.2 OEM硬件适配层  49
    5.1.3 Windows CE操作系统层  49-51
    5.1.4 应用层  51-52
  5.2 操作系统特点  52
  5.3 Windows CE操作系统平台的构建  52-54
    5.3.1 Windows CE操作系统开发工具简介  52
    5.3.2 Windows CE系统开发过程  52-53
    5.3.3 Windows CE板级支持包(BSP)的开发  53-54
  5.4 Windows CE操作系统的内核移植  54-57
    5.4.1 内核移植  54-55
    5.4.2 构建Windows CE平台的运行时映  55-56
    5.4.3 下载固化Windows CE的运行时映像文件  56-57
  5.5 PC机上开发环境的搭建  57-58
  5.6 小结  58-59
第六章系统软硬件应用程序开发  59-82
  6.1 Windows CE驱动程序的移植  59-64
    6.1.1 Windows CE下OAL的移植  59-61
    6.1.2 Windows CE的驱动模型  61-62
    6.1.3 USB驱动设计  62-63
    6.1.4 触摸屏驱动实现  63-64
  6.2 基于Windows CE的蓝牙通信程序  64-74
    6.2.1 基于Windows CE的串口编程  64-65
    6.2.2 使用MFC编写蓝牙通信程序  65-74
  6.3 MSP430应用开发  74-78
    6.3.1 模数转换驱动实现  74-75
    6.3.2 DMA设计  75-76
    6.3.3 MSP430节点软件设计  76-78
  6.4 平台及连接  78-79
  6.5 平台测试  79-80
  6.6 实验结果及分析  80-81
  6.7 小结  81-82
第七章结论与展望  82-84
  7.1 结论  82
  7.2 前景展望  82-84
致谢  84-85
参考文献  85-88
硕士期间发表论文  88

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