人體健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、西北民族大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文開題報(bào)告論文題目：便攜式人體健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)班級(jí)：13自動(dòng)化2班姓名：馬偉學(xué)號(hào)：P指導(dǎo)教師：魏曉娟填表日期：二0一六年12月姓名馬偉開題時(shí)間學(xué)制四年專業(yè)自動(dòng)化指導(dǎo)教師魏曉娟論文題目：便攜式人體健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一局部1、課題研究目的近年來不明流行病毒橫行,加上跨國移動(dòng)日益頻繁,造成病毒傳播范圍越來越廣且快速,常會(huì)在短期內(nèi)造成大范圍流行,已足以威脅人類的生存,因此自主性的健康治理越來越受重視.生命機(jī)能常被指為體溫、血壓、脈搏等,當(dāng)這些生命機(jī)能有所變異時(shí),往往代表人體出現(xiàn)異狀,須進(jìn)一步檢查,尤其在2003年SARST大傳染期間,發(fā)燒為病毒傳染的分界點(diǎn),以公共衛(wèi)生病理學(xué)來

2、說,體溫對(duì)于限制病毒傳染極為重要.本生命機(jī)能檢測(cè)系統(tǒng)將針對(duì)體溫、血壓、脈搏進(jìn)行檢測(cè),并對(duì)檢測(cè)資料做長期分析,當(dāng)生理機(jī)能有一定程度變異時(shí)提出適當(dāng)警示,讓使用者更了解自身生理變化,也能給醫(yī)生提供診斷時(shí)初步的依據(jù)1本設(shè)計(jì)就提出一套生命機(jī)能檢測(cè)系統(tǒng),用于個(gè)人自主健康治理,以防治流行性病毒擴(kuò)散,并以實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性與方便攜帶性為設(shè)計(jì)目標(biāo),期能到達(dá)群眾化需求的商業(yè)目標(biāo).2、課題研究意義人體生理信號(hào)主要包括有心電、脈搏、呼吸、血壓、體溫、血氧飽和度、有創(chuàng)血壓、呼吸二氧化碳、心輸出量、腦電、肌電、眼電視網(wǎng)膜電、眼震電、胃電等.人體生理信號(hào)是生命的象征,一旦停止,生命也就終止.測(cè)量人體生理信號(hào)技術(shù)就是要應(yīng)

3、用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究各種人體生理信號(hào),通過有創(chuàng)或無創(chuàng)的方法獲得各種信息,加以分析、綜合和研究,效勞于臨床20人體不同的生理信號(hào),能反映相應(yīng)部位的身體變化,是臨床診斷的重要依據(jù).將生理參數(shù)檢護(hù)從大型醫(yī)院擴(kuò)展到社區(qū)醫(yī)院以及患者家中是很有意義的.人體生理信息種類繁多,心電信號(hào)(Electroca心iogram,ECG)、脈搏信號(hào)(Pulsewave)能反映人體心臟器官和血液循環(huán)系統(tǒng)的生理變化,在臨床健康觀察和疾病診斷中十分重要,并且從生命信息科學(xué)的角度也具有重要的研究價(jià)值3o所以利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)便攜式人體健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),希望可以幫助醫(yī)生提供初步的診斷依據(jù),能更好的為醫(yī)生和人們提供方便,而且該設(shè)計(jì)也具有

4、很大的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值.3、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀(1)國外研究現(xiàn)狀最近幾年,在國外,一種以傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的人體生理信號(hào)監(jiān)測(cè)儀器得到了迅速的發(fā)展.這種傳感器網(wǎng)絡(luò)散布于一種人體可穿戴的外表看起來很普通的衣服.當(dāng)人們穿著這種特制衣服的時(shí)候,他們的人體生理信號(hào)通過無線的方式傳輸?shù)絇C系統(tǒng)中,PC系統(tǒng)可以對(duì)人體的狀態(tài)進(jìn)行無間斷的記錄.當(dāng)人體出現(xiàn)異常狀況的時(shí)候,PC系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào).如果需要遠(yuǎn)程監(jiān)控,可以將監(jiān)測(cè)到的信號(hào),通過局域網(wǎng)傳輸?shù)絀nternet上.但是這種傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的人體生理信號(hào)監(jiān)測(cè)儀器并沒有在醫(yī)療領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用.(2)國內(nèi)研究現(xiàn)狀自20世紀(jì)60年代以來,人體生理監(jiān)護(hù)儀器作為一種重要的醫(yī)學(xué)電子儀器

5、問世后,世界各大醫(yī)療儀器的生產(chǎn)廠家競(jìng)相投入大量的人力、物力進(jìn)行監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的開發(fā)、生產(chǎn)與銷售,促進(jìn)了監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的開展和普及.世界各國紛紛建立起冠心病監(jiān)護(hù)病房,重癥監(jiān)護(hù)室,腦疾患者監(jiān)護(hù)室,在手術(shù)室,分娩室,康復(fù)室內(nèi)等一些專科病房增強(qiáng)了監(jiān)護(hù)舉措.但是國內(nèi)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的科研、生產(chǎn)與國際先進(jìn)水平相比還存在一定的差距：高、精、尖的監(jiān)護(hù)設(shè)備大部分依賴于國外進(jìn)口,價(jià)格比擬昂貴,中小醫(yī)院無力購置,嚴(yán)重影響了監(jiān)護(hù)系統(tǒng)在我國的應(yīng)用和推廣4.最近幾年國內(nèi)的基于嵌入式技術(shù)的便攜式多參數(shù)人體生理信號(hào)監(jiān)測(cè)儀以及遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正在如火如荼的進(jìn)行著,已經(jīng)逐漸建立起以家庭監(jiān)護(hù)為根底的“家庭一社區(qū)一醫(yī)院三層遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng).參考文獻(xiàn)1張毅剛,彭

6、喜元,等.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：高等教育出版社,2021:87-942王兆安,劉進(jìn)軍,等.電力電子技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2021:163-177.3劉繼光.人體脈搏信號(hào)的采集裝置D.沈陽：沈陽工業(yè)大學(xué),2006:120-1304戴梅萼,史嘉權(quán),微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社,2021:297-3085胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)M.北京：清華大學(xué)出版社,1996:11-146李全利.單片機(jī)原理及接口技術(shù)M.北京：高等教育出版社,2021:8-137童詩白,華成英.模擬電子技術(shù)根底M北京：高等教育出版社,2001:85-888賈振國.DS1820及高精度溫度測(cè)量的實(shí)現(xiàn)

7、J.電子技術(shù)應(yīng)用,2000(1):58-59.9陳傳虞,劉明.LED驅(qū)動(dòng)芯片工作原理與電路設(shè)計(jì)M.北京：人民郵電出版社,2021:32-4210趙負(fù)圖,傳感器集成電路手冊(cè)M北京：化學(xué)工業(yè)出版社,第二局部1、研究方法(1)文獻(xiàn)研究法：根據(jù)所選設(shè)計(jì)方向收集相關(guān)文獻(xiàn)資料,了解便攜式人體健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的開展現(xiàn)狀和一般系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能.熟悉protle和prutues單片機(jī)仿真軟件應(yīng)用.(2)模擬仿真法：根據(jù)系統(tǒng)硬件原理圖利用protues軟件將原理圖畫出來.仿真過程中要認(rèn)真檢查程序和原理圖的錯(cuò)誤并進(jìn)行修改,最終確定模擬仿真能否到達(dá)需要的功能.(3)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法：根據(jù)原理圖把實(shí)物焊接好,燒入程序,然后通

8、過實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證實(shí)物是否能夠到達(dá)設(shè)計(jì)目的要求,如果達(dá)不到要求,還需要重新對(duì)程序和各個(gè)硬件模塊進(jìn)行測(cè)試查找原因,最終到達(dá)設(shè)計(jì)目的并完成設(shè)計(jì).2、研究手段確定模擬仿真能到達(dá)需要的功能后,根據(jù)原理圖把實(shí)物焊接好,燒入程序,運(yùn)行系統(tǒng).翻開開關(guān)按鈕,調(diào)整好之后看顯示屏幕上是否能正常顯示人體的健康參數(shù),再檢測(cè)超出人體健康的數(shù)值范圍時(shí),報(bào)警系統(tǒng)是否會(huì)發(fā)出警報(bào).如果一切都能正常顯示,那么證實(shí)設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)的目的和要求,如果不能實(shí)現(xiàn)這些功能,那就需要檢查實(shí)物的焊接布線和程序的燒錄是否存在問題.如有問題那么需進(jìn)行修改調(diào)整以到達(dá)設(shè)計(jì)要求和目的.3、課題重點(diǎn)研究問題：(1)主系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成以及各個(gè)模塊電路的搭建；(2)人體

9、生理信息檢測(cè)與分析系統(tǒng)的硬件數(shù)字體系設(shè)計(jì)；(3)人體生理信號(hào)的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、顯示、上傳模塊的軟件設(shè)計(jì)；(4)人體生理信號(hào)的數(shù)據(jù)處理、壓縮(5)最小限制系統(tǒng)外圍設(shè)備的電路設(shè)計(jì)、仿真,元器件的正確選擇；(6)單片機(jī)與各個(gè)模塊之間的通信.4、課題的解決思路：(1)人體健康檢測(cè)器的硬件電路主要由以下幾局部組成：體溫測(cè)量模塊、血壓測(cè)量模塊、脈搏測(cè)量模塊、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源電路、顯示電路、鍵盤電路、USB!信電路以及超常報(bào)警電路.可以利用單片機(jī)AT89C51壓力傳感器,溫度傳感器,信號(hào)采集電路等進(jìn)行設(shè)計(jì)；(2)設(shè)計(jì)一個(gè)顯示屏,將檢測(cè)到的參數(shù)通過單片機(jī)的I/O口傳輸?shù)斤@示屏；(3)使用單片機(jī)的I/O

10、口,當(dāng)某參數(shù)超過規(guī)定數(shù)值時(shí),輸出一個(gè)限制信號(hào)限制蜂鳴器發(fā)出提小首.第三局部1、工作方案(1)限制器方案方案：采用51系列單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的限制器；51系列單片機(jī)我們接觸比擬多,對(duì)其性能以及限制指令的編寫比擬了解,而且價(jià)格相對(duì)廉價(jià).因此我們選擇用51單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的限制器.(2)溫度測(cè)量方案方案：采用溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量設(shè)計(jì)中采樣的是人體的體溫,所測(cè)的量是非電量,所以要用到溫度傳感器進(jìn)行采樣,將溫度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)才能輸入系統(tǒng)進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換和處理.所以傳感器是實(shí)現(xiàn)這個(gè)設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié).這里我們采用的是溫度傳感器DS18B20(3)血壓測(cè)量方案方案：采用壓力傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)血壓的測(cè)量血壓測(cè)量模塊采用壓

11、力傳感器ASDX001該壓力傳感器可用于測(cè)量絕對(duì)壓、差力壓和表力壓.范圍從1PSI到100PSI,絕壓型傳感器有一個(gè)內(nèi)部真空參比值(基準(zhǔn)值),因此可直接輸出一個(gè)與絕對(duì)壓成比例的信號(hào).(4)心率測(cè)量方案方案：采用脈搏傳感器進(jìn)行測(cè)量目前脈搏波檢測(cè)系統(tǒng)有以下幾種檢測(cè)方法：光電容積脈搏波法、液體耦合腔脈搏傳感器、壓阻式脈搏傳感器以及應(yīng)變式脈搏傳感器.在這里我們主要采用壓電陶瓷來對(duì)心率進(jìn)行測(cè)量.(5)顯示屏顯示方案方案：采用液晶屏幕顯示顯示電路局部采用LM016L液晶模塊,此液晶模塊采用HD44780空制器,具有簡單而功能較強(qiáng)的指令集,可以實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng),閃爍等功能,與單片機(jī)通訊可采用8位或4位并行傳輸兩

12、種方式.(5)聲音提示方案方案：采用蜂鳴器報(bào)警可以使用單片機(jī)的一個(gè)I/O端口,然后接上蜂鳴器,通過軟件方式,修改延時(shí)、周期,來到達(dá)響鈴提示的效果.本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的健康檢測(cè)系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51最小系統(tǒng)板為限制核心,以體溫檢測(cè)模塊、脈搏檢測(cè)模塊、血壓檢測(cè)模塊、數(shù)碼顯示模塊、鍵盤電路模塊為主要的模塊單元.能適合任何的場(chǎng)合,實(shí)時(shí)地檢測(cè)人體健康狀況的技術(shù)指標(biāo).該系統(tǒng)通過鍵盤進(jìn)行功能選擇,能檢測(cè)人體的體溫、脈搏、血壓的指標(biāo)參數(shù).系統(tǒng)具有發(fā)光報(bào)警功能,為了進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)的功能并使系統(tǒng)具有更好地兼容性,通過用口和PC機(jī)進(jìn)行通訊.在設(shè)計(jì)過程中,通過不斷測(cè)試硬件和軟件,不斷優(yōu)化程序使各個(gè)模塊穩(wěn)定工作,保證該

13、設(shè)計(jì)能到達(dá)設(shè)計(jì)要求.方案詳細(xì)安排如下：(1)明確設(shè)計(jì)的目的：通過智能嬰幼兒助手監(jiān)測(cè)嬰兒在實(shí)際中面臨的問題并及時(shí)反應(yīng)給家長,減輕了家長在照顧嬰兒方面的局部負(fù)擔(dān)；(2)明確設(shè)計(jì)內(nèi)容：然后收集資料,大量查閱國內(nèi)外有關(guān)論文,分析現(xiàn)有研究的缺乏進(jìn)行設(shè)計(jì)改良；(3)確定研究方法：利用模擬仿真和實(shí)驗(yàn)研究的方法.然后確定以及準(zhǔn)備好需要的硬件(各種傳感器和單片機(jī)等器件)和軟件(主要有protel、protues和keil)；(4)利用protel、protues設(shè)計(jì)電路板和硬件原理圖,利用keil編寫程序,進(jìn)行聯(lián)合軟件模擬仿真調(diào)試；(5)完成焊接并進(jìn)行硬件仿真調(diào)試并完成設(shè)計(jì)；(6)撰寫畢業(yè)論文.2、方案進(jìn)度第一

14、階段：2021年10月30日-2021年12月26日：廣泛查閱國內(nèi)外相關(guān)資料,并將收集的各種資料進(jìn)行分類整理,掌握國內(nèi)外關(guān)于課題方向的研究動(dòng)態(tài)及最新進(jìn)展,完成開題報(bào)告.第二階段：2021年12月27日-2021年1月15日：查找資料進(jìn)行方案比擬,完成初始方案確實(shí)定.第三階段：2021年1月16日-2021年3月1日：學(xué)習(xí)單片機(jī),軟件編程,了解各個(gè)元器件的原理以及畫出原理圖.第四階段：2021年3月2日-2021年3月25日：進(jìn)行論文中期檢查,焊接出實(shí)物,實(shí)物的調(diào)試.第五階段：2021年3月26日-2021年4月10日：撰寫畢業(yè)論文,完成論文初稿.第六階段：2021年4月11日-2021年4月20日：完成二稿和終稿修改,準(zhǔn)備畢業(yè)辯論.第七階段：2021年5月：畢業(yè)論