基于Android手機(jī)的可穿戴式醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)大賽論文

..第十一屆中國(guó)研究生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽技術(shù)論文論文：基于Android手機(jī)的可穿戴式醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備(AwearablemedicalmonitoringequipmentbasedonAndroid)參賽單位：理工大學(xué)隊(duì)伍名稱(chēng)：指導(dǎo)教師：赫參賽隊(duì)員：解騰、王華民、熊朝坤完成時(shí)間：目錄摘要IIIAbstractIII第1章緒論31.1研究目的與意義31.2國(guó)外的研究現(xiàn)狀及開(kāi)展趨勢(shì)31.3主要研究容31.4作品難點(diǎn)與創(chuàng)新3創(chuàng)新3難點(diǎn)3第2章監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)32.1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案32.2各功能模塊的選擇32.3設(shè)計(jì)方案比照32.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求32.4.1系統(tǒng)功能要求3生理參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能32.5本章小結(jié)3第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)33.1硬件構(gòu)造圖33.2中央處理單元電路設(shè)計(jì)33.2.1STM32F103ZET6處理器介紹3系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)3存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)33.3心電、心率采集模塊設(shè)計(jì)33.3.1心電心率數(shù)據(jù)采集模塊3心電心率數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)33.4體溫采集模塊設(shè)計(jì)3體溫測(cè)量傳感器3體溫采集電路設(shè)計(jì)33.5本章小結(jié)3第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)34.1Android系統(tǒng)簡(jiǎn)介34.1.1Android手機(jī)操作系統(tǒng)3系統(tǒng)功能模塊34.2系統(tǒng)程序總體設(shè)計(jì)3系統(tǒng)設(shè)計(jì)34.2.2數(shù)據(jù)傳輸34.3藍(lán)牙簡(jiǎn)介34.4Socket通信接口3第5章系統(tǒng)測(cè)試與實(shí)現(xiàn)35.1系統(tǒng)主界面實(shí)現(xiàn)35.2心電模塊實(shí)現(xiàn)35.3測(cè)溫模塊的實(shí)現(xiàn)35.5本章小結(jié)3結(jié)論3參考文獻(xiàn)3致3..摘要隨著中國(guó)社會(huì)老齡化現(xiàn)象的加重，人們對(duì)于自身的安康問(wèn)題也更加重視，生理參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)慢慢地出現(xiàn)在人們的日常生活中，而智能手機(jī)的普及使得人們的生活變得方便快捷，應(yīng)用手機(jī)客戶(hù)端觀測(cè)這些生理參數(shù)，并通過(guò)觀測(cè)這些生理參數(shù)來(lái)預(yù)防疾病的突發(fā)，也可以幫助用戶(hù)了解自己的身體狀態(tài)。據(jù)此，本文設(shè)計(jì)了體積小、精度高、操作便捷的人體生理參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備，用以采集使用者的心率、體溫等生理參數(shù)，并通過(guò)藍(lán)牙傳輸?shù)紸ndroid平臺(tái)的監(jiān)控中心。本文采用模塊化設(shè)計(jì)的思想，整個(gè)設(shè)計(jì)使用STM32F103ZET6芯片作為硬件平臺(tái)處理核心；心電采集模塊使用BMD101芯片；溫度數(shù)據(jù)采集使用的是DS18B20傳感器；無(wú)線(xiàn)通信采用藍(lán)牙技術(shù)。本系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)都遵循著體積小、本錢(qián)低、抗干擾能力強(qiáng)的原那么，符合設(shè)計(jì)中便攜式的特點(diǎn)，方便使用者在日常生活中的佩戴。監(jiān)控中心Android界面是Java編程開(kāi)發(fā)，通過(guò)對(duì)無(wú)線(xiàn)傳輸協(xié)議的分析比擬，采用TCP協(xié)議通信，Socket通信接口，多線(xiàn)程技術(shù)完成Android的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體安康參數(shù)的接收與顯示。通過(guò)系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)計(jì)，可以實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)人體生理參數(shù)，并傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心可以將數(shù)據(jù)保存在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，參數(shù)測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，符合設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：Android；可穿戴；藍(lán)牙；生理信息AbstractWiththeaggravationoftheagingphenomenoninChineseSociety,peoplepaymoreattentiontotheirownhealthy.Sothephysiologicalparametermonitoringsystemisslowlyappearinginourdailylife,thesmartphonemakesourlifemoreconvenient,usingmobileclientapplicationobservethephysiologicalparameters,andbyobservingthesephysiologicalparameterstopreventsuddendisease,alsocanhelpuserstounderstandtheirownphysicalconditions.Accordingly,inthispaper,wedesignedaphysiologicalparametersmonitoringequipmentwhichissmallsize,highprecisionandconvenientoperation.Weusethemonitoringequipmenttocollecttheuser'sheartrate,bodytemperatureandotherphysiologicalparameters,andthroughBluetoothtransmissiontothemonitoringcenteroftheAndroidplatform.Thispaperadoptstheideaofmodulardesign,thewholedesignusesSTM32F103ZET6chipasthecoreforhardwareplatformprocessing,ECGacquisitionmoduleusingBMD101chip,andthetemperaturedataacquisitionusingDS18B20sensor;wirelessmunicationusingBluetoothTechnology.Themodulesofthesystemaredesignedtofollowtheprincipleofsmallsize,lowcost,stronganti-interferenceability,inaccordancewiththecharacteristicsofthedesignofportable,user-friendlyindailylifetowear.AndroidinterfaceofthemonitoringcenteristheJavaprogramming,throughtheparisonandanalysisofwirelesstransmissionprotocol,usingTCPprotocol,socketmunicationandmultithreadtechnologytopletetheAndroiddevelopment,toachievethehumanbodyhealthparametersofthereceptionanddisplay.Throughthesoftwareandhardware’sdesignofthesystemcanbereal-timemonitoringofhumanphysiologicalparametersandtransmittedtothemonitoringcenter.Themonitoringcentercansavethedatainthelocaldatabase.Theexperimentalresultsshowthat,thesystemisrunningstable,parametermeasurementresultsareaccurate,andthesemeetthedesignrequirements.Keywords：Android,Wearable,Bluetooth，physiologicalinformation..第1章緒論1.1研究目的與意義隨著國(guó)家醫(yī)療體制的改革，醫(yī)療的信息化已經(jīng)提上日程，建立一個(gè)為群眾提供平安、有效、方便、價(jià)廉的醫(yī)療衛(wèi)生效勞的信息系統(tǒng)成為當(dāng)前的首要任務(wù)。在人們改善生活水平的同時(shí)，人們所面對(duì)的工作壓力也與日俱增，在緊的工作期間不能按時(shí)在醫(yī)院檢查是影響人們安康平安的一個(gè)因素。緊工作帶來(lái)的一些突發(fā)疾病也越來(lái)越多，這些突發(fā)疾病時(shí)間隨機(jī)，如果不能得到及時(shí)的救治，將會(huì)對(duì)患者帶來(lái)極大的危險(xiǎn)[1]。人們的慢性病發(fā)病率高已是常見(jiàn)的現(xiàn)象，像高血壓、心臟病、糖尿病等，都是需要受到長(zhǎng)期的監(jiān)護(hù)和治療，如果病人可以在家中使用監(jiān)測(cè)設(shè)備，甚至在康復(fù)后的日常生活中可以隨身攜帶，就可以對(duì)病情的復(fù)發(fā)做出控制和對(duì)疾病的研究提供重要的信息。傳統(tǒng)生理參數(shù)監(jiān)護(hù)儀器體積較大，無(wú)法攜帶，且操作專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，對(duì)醫(yī)護(hù)人員的操作有一定的要求，所以主要應(yīng)用于醫(yī)院病房等固定場(chǎng)合[2]。這種醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足人們?nèi)粘＿M(jìn)展生理參數(shù)監(jiān)測(cè)的需求，因此心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的便攜式要求突顯重要，進(jìn)而便攜系統(tǒng)改善醫(yī)院設(shè)備使用狀況，最終能夠有效治療和預(yù)防疾病，對(duì)患者的康復(fù)及存活率都起到事半功倍的作用[3]。在電子通信技術(shù)飛速開(kāi)展的背景下，電子產(chǎn)品也愈發(fā)的微型、便捷，而智能手機(jī)更是得到極大普及?；贏ndroid平臺(tái)的安康感知和信息采傳系統(tǒng)成為實(shí)現(xiàn)安康醫(yī)療信息化，解決醫(yī)療困境的有效方法。為了使人們能夠得到平安、完善的安康監(jiān)護(hù)，醫(yī)護(hù)人員可以提供給人們方便攜帶的人體生理參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備，這樣一來(lái)，人們的生理參數(shù)信息，包括心電、脈搏、血壓、血氧、體溫等，將會(huì)及時(shí)反應(yīng)給醫(yī)護(hù)人員，減少了醫(yī)院的工作量。便攜的人體生理參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備還能記錄攜帶者的安康信息變化情況，提高了醫(yī)院對(duì)病人病情的診斷效率[4]。1.2國(guó)外的研究現(xiàn)狀及開(kāi)展趨勢(shì)醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備在受到了全世界各國(guó)的重視后，開(kāi)場(chǎng)了監(jiān)護(hù)技術(shù)飛速開(kāi)展的時(shí)代。國(guó)外對(duì)于可穿戴式人體監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研究十分重視。早在2002年，歐盟就啟動(dòng)了名為MobiHealth安康監(jiān)護(hù)的研究工程，先后一起投資了將近1000萬(wàn)歐元，包括歐盟多個(gè)國(guó)家和公司參與其中，工程包括安康呼叫中心、電信運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造商、醫(yī)院、研究所、大學(xué)等等[5]。該工程提供了一套完整的遠(yuǎn)程醫(yī)療效勞，提出了基于傳感器和RF設(shè)備的無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)的概念。美國(guó)麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的研究的MIThril工程[6]，該工程正在研究一個(gè)情境感知型穿戴計(jì)算機(jī)平臺(tái)，在可穿戴式檢測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用了人際交換技術(shù)，將生理參數(shù)傳感器可穿戴式計(jì)算機(jī)和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)結(jié)合在一起，為病人提供情境感知的"記憶眼鏡〞。美國(guó)的VivoMetric公司在可穿戴式遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)方面有很多的研究[7]，該公司研發(fā)了全球第一個(gè)采集人體生理參數(shù)的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)〔LifeShirt〕。該系統(tǒng)主要是對(duì)心電信號(hào)進(jìn)展檢測(cè)，然后通過(guò)一個(gè)移動(dòng)終端進(jìn)展監(jiān)護(hù)。德國(guó)FraunhoferIZM研制了具有傳感功能的襯衫，將柔軟的電極置在襯衫中用于測(cè)量心電信號(hào)，目前已經(jīng)根本可以完成血壓、體溫和血氧等生理參數(shù)的監(jiān)測(cè)。德堡大學(xué)研究的CareNet工程[8]，該工程研究一個(gè)基于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)用于遠(yuǎn)程安康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，提供醫(yī)療支持，可以從心電監(jiān)測(cè)儀上收集生理參數(shù)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到效勞中心，可以在醫(yī)療記錄系統(tǒng)中高效地訪(fǎng)問(wèn)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)展診斷。弗吉尼亞大學(xué)研究的ALARM-NET工程[9]，可以通過(guò)可穿戴式的傳感器和環(huán)境傳感器結(jié)合一起提供連續(xù)監(jiān)測(cè)。該工程創(chuàng)立一個(gè)安康檔案，利用傳感器技術(shù)獲取微弱的生理信號(hào)，如心電、血壓等生理信號(hào)，利用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸，實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)控來(lái)滿(mǎn)足對(duì)醫(yī)療保健的需求，提高醫(yī)療效率。在可穿戴式醫(yī)療監(jiān)護(hù)領(lǐng)域中，國(guó)起步比擬晚，但現(xiàn)在也有很多高校和公司開(kāi)場(chǎng)著手研究該領(lǐng)域。中文大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程聯(lián)合研究中心是國(guó)研究可穿戴式監(jiān)測(cè)領(lǐng)域比擬早的研究構(gòu)造，目前該研究中心已經(jīng)在心電、血壓和血氧飽和度等生理參數(shù)的監(jiān)測(cè)中取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展[10]。國(guó)立中文大學(xué)研究的無(wú)線(xiàn)的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也具有很大的意義，它將Wi-Fi和藍(lán)牙技術(shù)相結(jié)合，一起構(gòu)成了一套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。中國(guó)人民解放軍空軍航空醫(yī)學(xué)研究所設(shè)計(jì)了一套可以測(cè)量心電信號(hào)、體溫、心率等的監(jiān)測(cè)設(shè)備。并且該設(shè)備可以繼續(xù)擴(kuò)展測(cè)量更多的生理參數(shù)[11]。直到科技開(kāi)展至今，在我國(guó)的市面上已經(jīng)出現(xiàn)了許多國(guó)醫(yī)療廠商開(kāi)發(fā)的各種便攜式生理監(jiān)測(cè)儀器，其中主要有美高儀、邁瑞等為代表的廠商，不過(guò)這些產(chǎn)品雖然在價(jià)格上相比國(guó)外設(shè)備有一定優(yōu)勢(shì)，但是也缺少一些數(shù)據(jù)效勞器之類(lèi)效勞的普及。我國(guó)遠(yuǎn)程醫(yī)療正處于全面開(kāi)展的階段，可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)我國(guó)在該領(lǐng)域必將取得優(yōu)異的成績(jī)。1.3主要研究容本文的研究容為主要包括生理參數(shù)的采集，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的下位機(jī)設(shè)計(jì)，無(wú)線(xiàn)通信，Android平臺(tái)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)四大局部。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作流程為生理參數(shù)采集模塊在采集生理信息后，以串口或總線(xiàn)方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到主控中心，再以無(wú)線(xiàn)的方式傳輸?shù)绞謾C(jī)上，從而顯示出人體實(shí)時(shí)的生理參數(shù)數(shù)據(jù)。1．生理參數(shù)的采集。設(shè)計(jì)中的采集模塊設(shè)計(jì)都采用模塊化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)主要包括對(duì)心電、心率和體溫的測(cè)量。模塊與單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)串口和總線(xiàn)的方式。2．監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的下位機(jī)設(shè)計(jì)。該局部設(shè)計(jì)主要包括了下位機(jī)的軟件和硬件設(shè)計(jì)。硬件電路的主控芯片選用STM32芯片，硬件設(shè)計(jì)包括了復(fù)位電路、電源電路、報(bào)警電路、顯示電路的設(shè)計(jì)。軟件局部主要是處理模塊采集的數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)按特定的格式傳輸?shù)紸ndroid平臺(tái)的智能手機(jī)上。3．無(wú)線(xiàn)通信。通過(guò)比照目前主流的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，了解各類(lèi)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇了藍(lán)牙通信技術(shù)，藍(lán)牙技術(shù)帶寬適宜且功耗低、穩(wěn)定性高、穿透性強(qiáng)。4．基于Android智能手機(jī)手機(jī)的移動(dòng)監(jiān)護(hù)平臺(tái)設(shè)計(jì)。用戶(hù)界面完成的功能有顯示生理參數(shù)的數(shù)據(jù)、繪制心電波形圖，顯示用戶(hù)的生理參數(shù)數(shù)據(jù)。1.4作品難點(diǎn)與創(chuàng)新創(chuàng)新1.本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基于Android平臺(tái)的便攜式醫(yī)療實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。2.搭建了智能手機(jī)Android應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，完成了多生理參數(shù)醫(yī)療監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)。3.系統(tǒng)采用了STM32F103ZET6作為系統(tǒng)的處理模塊，方便I/O接口與邏輯功能的擴(kuò)展，方便開(kāi)發(fā)人員進(jìn)展系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)。4.采用模塊化設(shè)計(jì)思想，各功能單元相對(duì)獨(dú)立，便于測(cè)試，且有更好的擴(kuò)展性。5.通過(guò)藍(lán)牙，使智能手機(jī)與監(jiān)測(cè)終端相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)傳輸，使身體的生理參數(shù)實(shí)時(shí)的顯示在智能手機(jī)上。難點(diǎn)1.Android平臺(tái)的搭建、開(kāi)發(fā)以及在手機(jī)客戶(hù)端上的詳細(xì)軟件功能設(shè)計(jì)。2.通過(guò)假設(shè)干傳感器對(duì)生理參數(shù)進(jìn)展采集，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)展處理和分析。各功能模塊與單片機(jī)的數(shù)據(jù)通過(guò)串口和總線(xiàn)的方式傳輸，最終通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送到手機(jī)客戶(hù)端上。3.基于藍(lán)牙技術(shù)的智能手機(jī)與智能監(jiān)護(hù)終端的虛擬串口通信和基于技術(shù)的智能手機(jī)與監(jiān)護(hù)中心的通信。第2章監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的是心電、體溫的數(shù)據(jù)采集，主控單元對(duì)數(shù)據(jù)量進(jìn)展處理分析，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸?shù)奖O(jiān)護(hù)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)可穿戴式人體安康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[12]。系統(tǒng)的總體框圖如圖2-1所示。圖2-1人體安康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總框圖主控中心選擇的是STM32F103ZET6處理器，該處理器由意法半導(dǎo)體公司出品，在系統(tǒng)中其作用是對(duì)模塊采集到的人體參數(shù)的數(shù)據(jù)量進(jìn)展接收、解析、處理，以串口方式傳輸給無(wú)線(xiàn)模塊，再以無(wú)線(xiàn)方式傳輸?shù)紸ndroid手機(jī)上。無(wú)線(xiàn)模塊局部采用藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行在全球通用的2.4Hz2400~2483.5波段的ISM〔工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)〕頻段上，藍(lán)牙技術(shù)帶寬適宜且低功耗、穩(wěn)定性高、穿透性強(qiáng)。2.2各功能模塊的選擇人體生理參數(shù)包括了心率、心電、體溫參數(shù)，本文依據(jù)可穿戴式的設(shè)計(jì)特點(diǎn)采用了設(shè)計(jì)方案。心電模塊使用BMD101芯片設(shè)計(jì)；體溫測(cè)量使用單總線(xiàn)的DS18B20傳感器，無(wú)需搭建其他電路就可以完成體溫測(cè)量。這樣模塊化設(shè)計(jì)方便了系統(tǒng)的維護(hù)，也減少了研發(fā)本錢(qián)。2.3設(shè)計(jì)方案比照傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程醫(yī)療保健技術(shù)在對(duì)患者進(jìn)展診斷治療中只是簡(jiǎn)單地集成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)、醫(yī)療保健技術(shù)以及臨床檢測(cè)工程技術(shù)。受當(dāng)時(shí)技術(shù)限制，國(guó)科研和醫(yī)學(xué)界對(duì)遠(yuǎn)程醫(yī)療的研究也根本停留在、等有線(xiàn)傳輸生理數(shù)據(jù)的水平上，影響了遠(yuǎn)程醫(yī)療在醫(yī)學(xué)上的使用圍。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速開(kāi)展，遠(yuǎn)程醫(yī)療已經(jīng)開(kāi)展為了融合傳感器技術(shù)、通信技術(shù)及計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)等信息技術(shù)，不受時(shí)空限制為遠(yuǎn)程提供醫(yī)療信息和效勞的一門(mén)醫(yī)學(xué)上衍生出來(lái)的多穿插應(yīng)用學(xué)科，能實(shí)現(xiàn)疾病診斷治療、日常監(jiān)護(hù)、安康教育以及衛(wèi)生保健等多種醫(yī)學(xué)功能的醫(yī)療模式。基于android智能手機(jī)的移動(dòng)監(jiān)測(cè)終端，Android智能手機(jī)可以像個(gè)人電腦一樣安裝第三方軟件，所以它們功能豐富，而且可以不斷擴(kuò)大。智能手機(jī)擁有獨(dú)立的核心處理器〔CPU〕和存，根據(jù)需要，實(shí)時(shí)擴(kuò)展機(jī)器置功能，因此，使用智能手機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使得現(xiàn)代意義下的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)更加人性化、實(shí)時(shí)化和智能化。2.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求2.4.1系統(tǒng)功能要求本文設(shè)計(jì)的無(wú)線(xiàn)人體生理參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要針對(duì)于個(gè)人、家庭日常生活中的監(jiān)護(hù)使用。針對(duì)這一特定的場(chǎng)景，系統(tǒng)的要求如下：1．體積小。穿戴式的的生理參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備必須有體積小的特點(diǎn)，體積過(guò)大會(huì)造成使用者的舒適度下降，對(duì)使用者的生活活動(dòng)帶來(lái)不便。小體積的特點(diǎn)，更可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的長(zhǎng)期穿戴，對(duì)監(jiān)測(cè)更加有利。2．高可靠性。設(shè)計(jì)中要盡量減少電磁信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的干擾，需要具有一定的抗干擾能力，系統(tǒng)采集的生理參數(shù)才具有參考價(jià)值。3．易操作。設(shè)計(jì)由于是針對(duì)個(gè)人使用，使用者可能不具有專(zhuān)業(yè)設(shè)備的操作水平，因此設(shè)計(jì)的操作步驟需要盡量的簡(jiǎn)潔。生理參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能1．實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能：能對(duì)體溫、心率等生理參數(shù)進(jìn)展采集。2．節(jié)點(diǎn)通信功能：監(jiān)測(cè)設(shè)備可以通過(guò)藍(lán)牙與手機(jī)客戶(hù)端進(jìn)展通信，將人體生理參數(shù)上傳到監(jiān)控中心的手機(jī)界面上。3．實(shí)時(shí)顯示功能：系統(tǒng)采集的生理參數(shù)信息需要能在Android智能手機(jī)客戶(hù)端界面實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，繪制心電波形圖。2.5本章小結(jié)本章主要對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求進(jìn)展綜述。首先闡述了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，并且確定了使用的無(wú)線(xiàn)模塊。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有生理參數(shù)采集方案的比擬，確定了生理參數(shù)的采集模塊，為后續(xù)的硬件和軟件設(shè)計(jì)提供必要的參數(shù)說(shuō)明。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本章將詳述系統(tǒng)的硬件電路的搭建和各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)基于Android平臺(tái)的醫(yī)療監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所需的硬件平臺(tái)。3.1硬件構(gòu)造圖本文的硬件平臺(tái)總體的模塊構(gòu)造包括心電信號(hào)采集模塊；溫度檢測(cè)模塊；無(wú)線(xiàn)模塊；電源模塊以及主控中心。軟件平臺(tái)就是單片機(jī)程序的設(shè)計(jì)和Android手機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)[13-15]。系統(tǒng)的總體構(gòu)造如圖3-1所示。圖3-1總體構(gòu)造圖3.2中央處理單元電路設(shè)計(jì)3.2.1STM32F103ZET6處理器介紹本文采用ARMV7架構(gòu)的STM32F103ZET6芯片作為中央處理器，該芯片的主要介紹如下[16]。1、Cortex-M3核，512KBFlash，64KBRAM，LQFP144腳封裝。2、32位RISC性能處理器，72MHz運(yùn)行頻率，CPU電壓圍。3、快速可嵌套中斷，6-12個(gè)時(shí)鐘周期。4、硬件除法、單周期乘法。5、具有存保護(hù)設(shè)定訪(fǎng)問(wèn)規(guī)那么。6、支持JTAG，SWD調(diào)試。7、多達(dá)80個(gè)IO(5V邏輯)；4個(gè)通用定時(shí)器；2個(gè)高級(jí)定時(shí)器；2個(gè)根本定時(shí)器；3路SPI接口；2路I2S

接口；2路I2C接口；5路USART；USB、SDIO、CAN的接口各一路，總線(xiàn)為可兼容SRAMFlash、NORFlash和NANDFlash

。8、AD輸入與DA輸出都是12位的，前者有三路后者有兩路。圖3-2STM32F103ZET6外圍電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的供電局部使用鋰電池供電，5V鋰電池具有能量比擬高、使用壽命長(zhǎng)、自放電率很低、重量輕、上下溫適應(yīng)性強(qiáng)、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，同時(shí)符合便攜式的特點(diǎn)?？刂菩酒琒TM32的供電使用AMS1117-3.3穩(wěn)壓器，可將5V電源穩(wěn)定在3.3V，且保證了電流輸出。系統(tǒng)中心電信號(hào)采集模塊、脈搏血氧飽和度采集模塊、溫度數(shù)據(jù)采集模塊都是3.3V電壓，中央處理單元電壓為3.3V，藍(lán)牙模塊電源為3.3V。圖3-3電源電路存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)圖3-4Flash電路原理圖本設(shè)計(jì)中選擇使用FLASH儲(chǔ)存器保存采集的生理參數(shù)信息。選用的FLASH芯片是華邦公司的SPIFLASH產(chǎn)品W25Q64，它有著8M字節(jié)的存儲(chǔ)空間，足夠保存長(zhǎng)時(shí)間的生理信息。W25Q64還有超過(guò)10萬(wàn)次的擦寫(xiě)周期，每個(gè)設(shè)備都有唯一的64位ID，工作電壓為2.7V到3.6V。而且這款存儲(chǔ)器支持標(biāo)準(zhǔn)SPI接口，SPI是一種高速的全雙工通信總線(xiàn)，只需連接4個(gè)引腳，大大節(jié)約了處理器資源，支持的最大SPI時(shí)鐘可80MHz，可以和STM32的SPI接口配合，使用DMA方法快速讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。W25Q64芯片電路圖如圖3-4所示。其中，CS引腳是片選輸入，CLK引腳是串行時(shí)鐘輸入，DO引腳是數(shù)據(jù)輸出，DI引腳是數(shù)據(jù)輸入，只需要將這4個(gè)引腳與STM32連接，通過(guò)程序配置SPI的工作模式后，就可以讀寫(xiě)FLASH存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。3.3心電、心率采集模塊設(shè)計(jì)3.3.1心電心率數(shù)據(jù)采集模塊本系統(tǒng)的心電、心率數(shù)據(jù)采集模塊選用了BMD101芯片，首先BMD101的體積非常小，規(guī)格僅為3mm*3mm*0.6mm，功耗低，使用3.3V供電，其次作為一款數(shù)字芯片，它置了模擬前端。針對(duì)采集到的生物信號(hào)，BMD101有一套專(zhuān)用的算法，因?yàn)閾碛袛?shù)字信號(hào)處理單元，可以精準(zhǔn)的完成數(shù)據(jù)的計(jì)算。BMD101的功能非常強(qiáng)大，它有置的專(zhuān)有的算法[17]，同時(shí)固化了DSP來(lái)對(duì)采集的數(shù)字濾波進(jìn)展計(jì)算，部的系統(tǒng)管理單元是BMD101的核心，系統(tǒng)配置和通訊，運(yùn)行和電源的管理都由此核心來(lái)完成。其目標(biāo)應(yīng)用就是臨床心電監(jiān)測(cè)和分析，心率的變異和監(jiān)控，BMD101是單一芯片解決方案，體積小，功耗低，適用于便攜式設(shè)備，可以很容易的整合到目標(biāo)設(shè)備上。對(duì)于模擬前端的分析，主要是包括低噪音放大器和ADC。模擬前端的框圖及其接口傳感器和集成電路數(shù)字局部如圖3-5所示。圖3-5模擬前端的框圖模擬前端(AFE)接收不同低振幅的模擬輸入信號(hào)，信號(hào)通過(guò)高通濾波器(HPF)去除信號(hào)中包含的大其緩慢的直流成分，然后信號(hào)通過(guò)可編程增益低噪音放大器(LNA)，LNA輸出被ADC轉(zhuǎn)換為16位的數(shù)字量[18]。BMD101置了傳感器關(guān)閉(Sensor-off)檢測(cè)能力，在兩個(gè)傳感器輸入引腳之間，通常超過(guò)19-25兆歐會(huì)觸發(fā)傳感器狀態(tài)。一種數(shù)字控制振蕩器(DCO)也被包含在BMD101中，它提供了一個(gè)完全集成的22.1MHz時(shí)鐘參考信號(hào)。3.3.2心電心率數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)BMD101有一個(gè)獨(dú)立的電源輸入端VDD和用來(lái)限制心電信號(hào)中的噪音接地隔離電路，電路如圖3-6所示。電路中的C1器件為濾波器組件。D1、D2為靜電放電二極管，它們起到的作用是靜電保護(hù)。SEP/SEN最好連接模擬地，隔離潛在的供給功率和噪聲敏感的傳感器線(xiàn)路。圖3-6BMD101數(shù)據(jù)采集電路原理圖3.4體溫采集模塊設(shè)計(jì)體溫測(cè)量傳感器本設(shè)計(jì)使用DS18B20傳感器，這款溫度傳感器體積小、抗干擾能力強(qiáng)、精度高，讀取溫度時(shí)使用單總線(xiàn)接口與單片機(jī)通信。使用DS18B20傳感器，在可穿戴式設(shè)計(jì)中可以直接接觸人體皮膚測(cè)量體溫。DS18B20的測(cè)溫圍為-55~+125℃，溫度傳感器的分辨率是可編程的，分別為9到12位，最高的精度可達(dá)0.0625℃，在使用9位精度測(cè)溫時(shí)，溫度轉(zhuǎn)換數(shù)字的速度僅為93.75ms。DS18B20的部主要由64位的ROM、溫度傳感器、溫度報(bào)警觸發(fā)器和配置存放器組成。64位ROM主要是記錄了溫度傳感器自身的地址序列號(hào)，保證了每個(gè)傳感器具有特定的序列碼，實(shí)現(xiàn)多個(gè)傳感器的單總線(xiàn)測(cè)量。配置存放器可以設(shè)置溫度傳感器的精度。DS18B20還具有報(bào)警功能，設(shè)置報(bào)警預(yù)設(shè)值TH和TL后，當(dāng)傳感器進(jìn)展了溫度轉(zhuǎn)換后，會(huì)將溫度值與報(bào)警預(yù)設(shè)置進(jìn)展比擬，假設(shè)溫度超出圍，就會(huì)將報(bào)警標(biāo)識(shí)位置1。DS18B20的部構(gòu)造圖如圖3-7所示。圖3-7DS18B20部構(gòu)造圖圖3-8DS18B20測(cè)溫原理示意圖DS18B20的測(cè)溫原理如圖3-8所示，高溫度系數(shù)振蕩器受到溫度變化影響導(dǎo)致的振蕩頻率變化明顯，產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，低溫度系數(shù)振蕩器受到溫度變化的影響小，產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器1的脈沖輸入。首先預(yù)置-55℃對(duì)應(yīng)的數(shù)值給減法計(jì)數(shù)器和溫度存放器中，當(dāng)開(kāi)場(chǎng)計(jì)數(shù)時(shí)，低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，計(jì)數(shù)器1進(jìn)展減法運(yùn)算，當(dāng)計(jì)數(shù)值為0時(shí)，溫度存放器的值加1，計(jì)數(shù)器1重新裝載預(yù)置值，如此循環(huán)，當(dāng)計(jì)數(shù)器2為0時(shí)，停頓溫度存放器的累加，此時(shí)溫度存放器中的值即為所測(cè)溫度。斜率累加器的作用為補(bǔ)償和修正溫度測(cè)量過(guò)程中的非線(xiàn)性誤差，可以修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)設(shè)值。讀取DS18B20測(cè)量的溫度時(shí)，只需寫(xiě)入0xBE指令，即可讀出傳感器部RAM中的9位溫度值。設(shè)計(jì)中設(shè)置DS18B20的分辨率為12位，那么實(shí)際溫度為得到的數(shù)值乘以0.0625，即可得到實(shí)際溫度，如果測(cè)量的溫度小于0℃時(shí)，需要將測(cè)得的二進(jìn)制數(shù)取反后加1，再乘以0.0625才是實(shí)際溫度值。體溫采集電路設(shè)計(jì)DS18B20溫度傳感器的工作電壓為3.0~5.5V直流電源，本設(shè)計(jì)只需使用一個(gè)溫度傳感器，外部供電使用3.3V的電壓供電，電路圖如圖3-9所示。圖3-9DS18B20測(cè)溫電路原理圖3.5本章小結(jié)本章介紹了硬件平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)與組成，首先介紹了主控中心中央處理器的選擇，依次介紹了主控中心的外圍電路，生物傳感器采集模塊以及無(wú)線(xiàn)模塊的電路設(shè)計(jì)，深入的分析了系統(tǒng)中硬件電路的功能和實(shí)現(xiàn)方法。第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1Android系統(tǒng)簡(jiǎn)介4.1.1Android手機(jī)操作系統(tǒng)Android是谷歌在2007年11月05日是于年月日宣布的基于平合的開(kāi)源手機(jī)操作系統(tǒng)的名稱(chēng)，該平臺(tái)由操作系統(tǒng)、中間件、用戶(hù)界面和應(yīng)用軟件組成。軟件棧如圖中的元素組成，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是將一個(gè)核和一個(gè)庫(kù)集合提供給整個(gè)應(yīng)用程框架，而該應(yīng)用程序框架為運(yùn)行時(shí)和應(yīng)用程序提供效勞，并對(duì)它們進(jìn)展管理。軟件棧如圖4-1中的元素組成，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是將一個(gè)核和一個(gè)庫(kù)集合提供給整個(gè)應(yīng)用程序框架，而該應(yīng)用程序框架為運(yùn)行時(shí)和應(yīng)用程序提供效勞，并對(duì)它們進(jìn)展管理。圖4-1Android系統(tǒng)構(gòu)造框架Android系統(tǒng)包括Linux核、庫(kù)、Android運(yùn)行時(shí)、應(yīng)用程序框架和應(yīng)用層五局部，具體容如下：〔1〕Linux核：核心效勞〔包括硬件驅(qū)動(dòng)程序、進(jìn)程和存管理、平安、網(wǎng)絡(luò)和電影管理〕都由一個(gè)核處理。核還在硬件和軟件棧的其他局部之間提供了一層抽象。〔2〕庫(kù)：運(yùn)行在核之上，Android包含了各種C/C++核心庫(kù)，例如，libc和SSL，以及用來(lái)回放音頻和視頻媒體的媒體庫(kù)、提供管理顯示的外觀管理器、包含了2D和3D的SGL和OpenGL的圖形庫(kù)、支持本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的SOLite、集成了Web瀏覽器和Internet平安的SSL和WebKit。〔3〕Android運(yùn)行時(shí)：Android運(yùn)行時(shí)可以讓一個(gè)Android手機(jī)從本質(zhì)上與一個(gè)移動(dòng)Linux實(shí)現(xiàn)的手機(jī)區(qū)分開(kāi)來(lái)。由于Android運(yùn)行時(shí)包含了核心庫(kù)和Dalvik虛擬機(jī)，因此，它是向應(yīng)用程序提供動(dòng)力的引擎，它和庫(kù)一起形成了應(yīng)用程序框架的根底?！?〕應(yīng)用程序框架：應(yīng)用程序框架提供了用來(lái)創(chuàng)立Android應(yīng)用程序的類(lèi)。它還對(duì)硬件訪(fǎng)問(wèn)和對(duì)用戶(hù)界面及應(yīng)用程序資源的管理提供了一般抽象?！?〕應(yīng)用層：所有的應(yīng)用程序，包括本地的和第三方的，都使用一樣的庫(kù)來(lái)構(gòu)建與應(yīng)用層之上。應(yīng)用層運(yùn)行在Android運(yùn)行時(shí)之，并且使用了可用的類(lèi)和效勞。用戶(hù)通過(guò)安裝在Android手機(jī)操作系統(tǒng)上的智能醫(yī)療應(yīng)用程序和網(wǎng)關(guān)對(duì)人體的血氧飽和度、體溫、脈搏等數(shù)據(jù)進(jìn)展采集，數(shù)據(jù)通過(guò)手機(jī)端顯示出來(lái)，用戶(hù)根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)判斷自己身體安康狀況。系統(tǒng)功能模塊本監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中智能手機(jī)應(yīng)用程序功能框圖如圖4-2所示，其中數(shù)據(jù)顯示一共分為三個(gè)功能模塊：心電模塊，體溫模塊，血氧模塊。系統(tǒng)構(gòu)建于應(yīng)用層之上，旨在為各個(gè)子模塊提供統(tǒng)一的主程序界面及相應(yīng)功能。圖4-2生理參數(shù)功能展現(xiàn)圖4.2系統(tǒng)程序總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在整個(gè)系統(tǒng)中，傳感器數(shù)據(jù)采集成功，傳輸?shù)街骺刂行?，主控中心根?jù)特定數(shù)據(jù)的傳輸格式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展處理，網(wǎng)絡(luò)連接成功，數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)绞謾C(jī)界面上，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議進(jìn)展Android編程，Socket實(shí)現(xiàn)通信接口，TCP并發(fā)效勞器，多線(xiàn)程技術(shù)完成手機(jī)的UI界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體安康參數(shù)的接收與顯示。主控中心程序流程圖如圖4-3所示。圖4-3主控中心程序流程圖生理參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備與智能手機(jī)使用藍(lán)牙通信，使用的藍(lán)牙模塊采用匯承信息科技生產(chǎn)的HC-05芯片。HC-05是民用級(jí)，支持當(dāng)前絕大多數(shù)手機(jī)藍(lán)牙設(shè)備，并可向上兼容其他更高協(xié)議。該模塊具有集成度高、穩(wěn)定性好、功耗低、外圍電路少等優(yōu)點(diǎn)，完全滿(mǎn)足本系統(tǒng)的需求，圖4-4是藍(lán)牙模塊的外圍電路。其中STATUS_OUT是輸出狀態(tài)指示燈引腳，未連接藍(lán)牙時(shí)D1會(huì)閃爍，MOD引腳是藍(lán)牙AT模式選擇引腳；RXD和TXD是串口通信接口，實(shí)現(xiàn)串口通信功能。圖4-4藍(lán)牙模塊外圍電路4.2.2數(shù)據(jù)傳輸單片機(jī)與藍(lán)牙模塊直接的數(shù)據(jù)傳輸使用DMA方法，使用DMA方法不需要CPU參與傳輸過(guò)程，只需CPU響應(yīng)DMA的請(qǐng)求后，DMA控制器會(huì)直接執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送過(guò)程。在DMA的控制下，整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程不需要CPU的干預(yù)，不會(huì)影響生理參數(shù)的采集，并且會(huì)大大提高CPU的使用效率和數(shù)據(jù)傳送的速度。系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸流程圖如圖4-5所示。圖4-5系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸流程圖4.3藍(lán)牙簡(jiǎn)介Android2.0及以上版本，平臺(tái)提供官方藍(lán)牙用來(lái)藍(lán)牙操作和藍(lán)牙連接通信。移動(dòng)網(wǎng)關(guān)的藍(lán)牙操作過(guò)程包括翻開(kāi)本地藍(lán)牙，查找傳感器設(shè)備，建立連接和進(jìn)展數(shù)據(jù)傳輸四局部。藍(lán)牙技術(shù)為通信設(shè)備提供了一種近距離無(wú)線(xiàn)連接的方式，以便設(shè)備之間能以無(wú)線(xiàn)方式進(jìn)展數(shù)據(jù)同步化及數(shù)據(jù)傳輸。藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)可分別支持1、10、100三種不同的通信距離，并可提供最高速率達(dá)10Mbps的通信速率。藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行通信和點(diǎn)到多點(diǎn)共享信道的主控制器接口的通信方式，這樣非常適合人體局域網(wǎng)的搭建。解除線(xiàn)路或電纜的束縛連接，并提供包括網(wǎng)絡(luò)在的寬圍標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和通信選項(xiàng)的入口，使得藍(lán)牙技術(shù)在小型的移動(dòng)通信設(shè)備和便攜式醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備等儀器研制方面大有用武之地。在穿戴式生物醫(yī)療儀器中選擇藍(lán)牙技術(shù)的原因主要有：①傳輸距離遠(yuǎn)：無(wú)線(xiàn)傳感器的信號(hào)一般要受電源和功率的限制，藍(lán)牙支持10m-100m的通信距離能不受影響地傳輸生理信號(hào)。②傳輸速率快：藍(lán)牙技術(shù)能以高達(dá)433.9Kb/s的比特率傳輸任何生命特征的數(shù)據(jù)。③平安性高：藍(lán)牙技術(shù)采取了嚴(yán)密的平安機(jī)制，如在基帶上提供對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的加密機(jī)制以及在鏈路管理器上提供鑒權(quán)機(jī)制，且傳輸生理信號(hào)時(shí)藍(lán)牙技術(shù)能充分實(shí)現(xiàn)識(shí)別和編碼機(jī)制。④便攜性好：藍(lán)牙模塊的設(shè)計(jì)尺寸要比一般的射頻〔RF〕裝置小，無(wú)線(xiàn)收發(fā)器的控制程序可燒寫(xiě)在僅為8mm×8mm的微型芯片上，這樣集成有藍(lán)牙模塊的網(wǎng)關(guān)不占體積，適合于在對(duì)設(shè)備體積有要求的微型無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中使用。⑤相較于其他短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)而言，藍(lán)牙技術(shù)帶寬適宜且低功耗、穿透性強(qiáng)、穩(wěn)定性高[19]。4.4Socket通信接口人體安康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求準(zhǔn)確，且是端到端的。本文選擇基于TCP協(xié)議，在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸中，當(dāng)藍(lán)牙連接建立后智能手機(jī)便可以通過(guò)獲取到的地址進(jìn)展無(wú)線(xiàn)連接。本文系統(tǒng)中，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸可靠性和傳輸速率的要求，在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)展傳輸，整個(gè)過(guò)程如圖4-6所示，使用流式套接口在中心效勞器端和智能手機(jī)端建立連接。圖4-6Socket通信流圖由于無(wú)法確定客戶(hù)端的具體套接字，所以中心端始終處于Listen〔監(jiān)聽(tīng)〕狀態(tài)，監(jiān)聽(tīng)著客戶(hù)端的連接申請(qǐng)，直到客戶(hù)端發(fā)出連接請(qǐng)求，才會(huì)進(jìn)展連接。而客戶(hù)端在向中心效勞器端發(fā)送請(qǐng)求時(shí)，必須先知道需要請(qǐng)求的中心效勞器端的套接字地址和端口號(hào)，而且其對(duì)端口套接字的描述必須滿(mǎn)足中心效勞器端的要求，這是發(fā)送正確連接請(qǐng)求的前提條件。然后將這些信息通過(guò)套接字向中心效勞器提出連接請(qǐng)求。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)滿(mǎn)足上述兩種條件時(shí)，如果中心效勞器端收到客戶(hù)端連接套接字請(qǐng)求，且套接字地址和端口號(hào)正確，中心效勞器端將做出響應(yīng)。從而中心效勞器和客戶(hù)端建立一個(gè)新的連接。當(dāng)這個(gè)新的成功建立之后，便可通過(guò)該在兩那么之間傳輸數(shù)據(jù)。第5章系統(tǒng)測(cè)試與實(shí)現(xiàn)移動(dòng)監(jiān)護(hù)平臺(tái)上的軟件系統(tǒng)是在基于Android操作系統(tǒng)的智能手機(jī)模擬器v2.3版本上，采用Sun公司的Eclipse軟件作為開(kāi)發(fā)工具，在前述節(jié)配置好的開(kāi)發(fā)環(huán)境里使用Java技術(shù)語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)構(gòu)建于Android應(yīng)用層之上，旨在為各個(gè)子模塊提供統(tǒng)一的主程序界面及相應(yīng)功能。5.1系統(tǒng)主界面實(shí)現(xiàn)用戶(hù)在點(diǎn)擊App(Application,應(yīng)用程序)圖標(biāo)進(jìn)入系統(tǒng)，APP圖標(biāo)如圖5-1所示。點(diǎn)擊圖標(biāo)后進(jìn)入系統(tǒng)主界面，如圖5-2所示。圖5-1APP圖標(biāo)圖5-2系統(tǒng)主界面5.2心電模塊實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊心電圖標(biāo)進(jìn)入心電測(cè)試界面，心電測(cè)試界面如圖5-3所示。點(diǎn)擊開(kāi)場(chǎng)，藍(lán)牙會(huì)自動(dòng)連接，輸入相應(yīng)的年齡，會(huì)自動(dòng)繪制出心電信號(hào)波形，圖5-4，5-5是輸入年齡分別為20和25時(shí)所測(cè)波形。5-3心率測(cè)試界面5-4輸入年齡為20歲時(shí)的心電圖5-5輸入年齡為25歲時(shí)的心電圖5.3測(cè)溫模塊的實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊溫度圖標(biāo)進(jìn)入人體體溫測(cè)試界面，體溫測(cè)試界面如圖5-6所示。點(diǎn)擊開(kāi)場(chǎng)，藍(lán)牙會(huì)自動(dòng)連接，這是在手機(jī)屏幕上會(huì)實(shí)時(shí)的顯示正在測(cè)試的體溫，如圖5-7所示。圖5-6體溫測(cè)試界面圖5-7體溫顯示界面5.5本章小結(jié)本章針對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)展了真實(shí)的監(jiān)測(cè)，對(duì)心電測(cè)試和體溫測(cè)試做出了實(shí)際檢測(cè)，測(cè)試了可穿戴式醫(yī)療設(shè)備實(shí)現(xiàn)的可能性，并能通過(guò)Android智能手機(jī)客戶(hù)端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，測(cè)試結(jié)果說(shuō)明本設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求。結(jié)論本設(shè)計(jì)針對(duì)當(dāng)今可穿戴式醫(yī)療這一熱門(mén)研究課題，結(jié)合國(guó)外可穿戴式醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)思想，深入探索基于Android手機(jī)的穿戴式醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備，結(jié)合具體的工程要求和技術(shù)規(guī)設(shè)計(jì)了基于Android手機(jī)的可穿戴式醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備。該系統(tǒng)通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信，并能對(duì)所測(cè)對(duì)象進(jìn)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以確定被測(cè)對(duì)象的平安。主要完成的工作與成果如下:1.采用工業(yè)級(jí)處理器STM32F103ZET6芯片作為硬件平臺(tái)處理核心，實(shí)現(xiàn)了高效率、低本錢(qián)、實(shí)時(shí)性好、可靠性高的醫(yī)療監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。2.實(shí)現(xiàn)了對(duì)心電信號(hào)及溫度的數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)。選用Android操作系統(tǒng)，是Google發(fā)布的移動(dòng)平臺(tái)操作系統(tǒng),從應(yīng)用程序框架層和系統(tǒng)移植方面來(lái)說(shuō)，android有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，android的開(kāi)源特性使其在底層方面優(yōu)于其他操作系統(tǒng)，可將自己修改的代碼定制在自己的系統(tǒng)或者移植到自己的平板或手機(jī)等硬件設(shè)備上。通過(guò)藍(lán)牙協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線(xiàn)傳輸，使得監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)顯示在手機(jī)界面上。本系統(tǒng)符合用戶(hù)的設(shè)計(jì)要求，未來(lái)可能進(jìn)展的工作:1.本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尚處于研究的初級(jí)階段，雖然可以初步實(shí)現(xiàn)功能，但是其采集模塊不集中，需要對(duì)硬件電路局部進(jìn)一步改良，設(shè)計(jì)體積更小的可穿戴式的生理傳感器。2.可以增加更多的人體生理信號(hào)采集模塊，以實(shí)現(xiàn)更完善的醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)。3.只能手機(jī)客戶(hù)端設(shè)計(jì)，現(xiàn)在手機(jī)上只能顯示數(shù)據(jù)，不能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步的保存和分析，需對(duì)客戶(hù)端軟件進(jìn)一步優(yōu)化。參考文獻(xiàn)MatzeuGiusy,FloreaLarisa,DiamondDermot.Advancesinwearablechemicalsensordesignformonitoringbiologicalfluids[J].SensorsandActuatorsB:Chemical,2015,211:403-418.SuryadevaraNagenderKumar,MukhopadhyaySubhasChandra.Wirelesssensornetworkbasedhomemonitoringsystemforwellnessdeterminationofelderly[J].SensorsJournal,IEEE,2012,12(6):1965-1972.嚴(yán)漢民，黃岡，喬磊．醫(yī)療監(jiān)護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀和開(kāi)展趨勢(shì)[J]．中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，20