步態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的嵌入式軟件設(shè)計與實現(xiàn)的開題報告

步態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的嵌入式軟件設(shè)計與實現(xiàn)的開題報告一、研究背景和意義近年來，隨著人口老齡化的加劇，關(guān)節(jié)疾病的發(fā)病率也不斷上升。其中，髖關(guān)節(jié)疾病是影響老年人生活質(zhì)量的常見病之一。髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)是治療髖關(guān)節(jié)疾病的有效手段之一，但手術(shù)后恢復(fù)過程需要長時間的康復(fù)訓(xùn)練。而且，康復(fù)訓(xùn)練過程中，患者能否保持正確的姿態(tài)和步態(tài)，對恢復(fù)效果起著至關(guān)重要的作用。因此，如何監(jiān)測患者的步態(tài)信息，及時發(fā)現(xiàn)和糾正錯誤的步態(tài)，成為了康復(fù)訓(xùn)練工作中的重要問題?，F(xiàn)有的步態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)大多需要通過外部傳感器或設(shè)備采集步態(tài)數(shù)據(jù)，不能實現(xiàn)實時監(jiān)測和反饋。同時，這些傳感器或設(shè)備往往需要精密的位置校準(zhǔn)和復(fù)雜的系統(tǒng)配置，使用起來不太方便。因此，開發(fā)一種嵌入式的步態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠自動采集、處理和顯示步態(tài)數(shù)據(jù)，具有實時性和便攜性，對于康復(fù)訓(xùn)練具有重要的意義。二、研究目標(biāo)和內(nèi)容本研究旨在開發(fā)一種嵌入式的步態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動采集、處理和顯示步態(tài)數(shù)據(jù)，具有實時性和便攜性，可以有效地監(jiān)測患者的步態(tài)信息，幫助康復(fù)訓(xùn)練工作。具體研究內(nèi)容如下：1.系統(tǒng)硬件設(shè)計：設(shè)計一種硬件結(jié)構(gòu)，包括傳感器、處理器和顯示器等組件，能夠?qū)崿F(xiàn)步態(tài)數(shù)據(jù)的采集、處理和顯示。2.系統(tǒng)軟件設(shè)計：設(shè)計嵌入式軟件，包括數(shù)據(jù)采集、信號處理、步態(tài)分析和信息顯示等模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)對步態(tài)信息的實時監(jiān)測和反饋。3.系統(tǒng)測試與優(yōu)化：對步態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行實驗測試和性能評價，根據(jù)實驗結(jié)果對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。三、研究方法和步驟本研究主要采用以下方法和步驟：1.工程設(shè)計流程：采用一般工程設(shè)計流程，包括需求分析、方案設(shè)計、模塊實現(xiàn)、系統(tǒng)測試等環(huán)節(jié)，逐步完成步態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)。2.基于MCU的系統(tǒng)設(shè)計：選用一種適合于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的微控制器單元（MCU），根據(jù)系統(tǒng)硬件架構(gòu)進(jìn)行外設(shè)的選型、連接方式的設(shè)計。3.嵌入式軟件開發(fā)：使用C語言進(jìn)行嵌入式軟件的開發(fā)，分為數(shù)據(jù)采集、信號處理、步態(tài)分析和信息顯示等模塊，完成對步態(tài)信息的實時監(jiān)測和反饋。4.系統(tǒng)測試與優(yōu)化：對步態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行實驗測試，記錄實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)實驗結(jié)果對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。四、研究預(yù)期成果本研究預(yù)期通過硬件和軟件的設(shè)計和實現(xiàn)，開發(fā)一種嵌入式的步態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠自動采集、處理和顯示步態(tài)數(shù)據(jù)，具有實時性和便攜性，可以有效地監(jiān)測患者的步態(tài)信息，幫助康復(fù)訓(xùn)練工作。具體預(yù)期成果如下：1.步態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計方案：包括傳感器組件、處理器組件和顯示器組件等。2.嵌入式軟件代碼：完成數(shù)據(jù)采集、信號處理、步態(tài)分析和信息顯示等模塊，并進(jìn)行測試驗證。3.系統(tǒng)測試報告：記錄實驗數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)進(jìn)行性能評價和優(yōu)化改進(jìn)，撰寫系統(tǒng)測試報告。五、研究進(jìn)度安排根據(jù)研究計劃，本研究預(yù)計的進(jìn)度安排如下：1.需求分析和系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計：第1周至第2周。2.系統(tǒng)硬件設(shè)計和組裝：第3周至第5周。3.嵌入式軟件實現(xiàn)和調(diào)試：第6周至第8周。4.系統(tǒng)測試和性能評價：第9周至第11周。5.撰寫論文和報告：第12周至第14周。六、參考文獻(xiàn)1.王弋，張揚.步態(tài)分析應(yīng)用綜述［J］.科技與創(chuàng)新,2017,(01):148-149.2.Liu,Y.,Wang,N.,&Tao,Q.(2019).Gaitanalysisusingwearablesensors.Sensors,19(8),1983.3.Tharp,D.F.,&Zivanovic,V.(2017).Areviewofportablegaitanalysisdevicesforclinicalandresearchapplications.Medicaldevices(Auckland,NZ),10,245.4.Zhou,H.,Hu,H.,&Liu,T.(2019).Developmentofawearablegaitanalysissystembasedonalow-powermicrocontroller.Journalofmedicalsystems,43(9),296.5.He,J.,Li,L.,Li,G.,Zhang,W.,&Yang,X.(2020).Designandsimulationofa