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胶囊内窥镜无线图像传输系统研究

作　者: 陈亮
导　师: 王惠南
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 胶囊内窥镜无线图像传输 c8051F330 nRF2401 OV7649
分类号: TH776.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

胶囊内窥镜系统是一种新型的无创无痛消化道无线检测系统。检测时,患者吞服一粒如胶囊大小的微型图像采集装置,采集的图像通过无线方式传输到体外接收装置,医生通过图像工作站浏览接收的图像,诊断患者的消化道疾病。与传统推进式内窥镜相比,具有无痛苦、安全卫生及操作简便等优点。目前,以色列、日本、韩国及中国等都在致力于这方面的研究,并分别开发出临床应用的产品。胶囊内窥镜系统是微机电系统(MEMS)、光电工程、无线通讯和生物医学等多种技术相结合的综合系统,包括无线图像传输、供电、照明、磁场驱动等多个子系统,其中无线图像传输是胶囊内窥镜系统的核心技术。本文针对胶囊内窥镜无线图像传输系统,提出了一种全数字化的解决方案,该方案采用微型CMOS图像传感器OV7649模块和2.4GHz频段无线收发一体芯片nRF2401进行图像采集与无线传输,由高速混合信号微处理器c8051F330控制,具有功耗低、结构简单、成本低廉及安全可靠等优点,是对胶囊内窥镜无线图像传输系统设计的一种新的尝试。在方案设计的基础之上,完成了系统硬件与软件设计并对模拟样机进行了整体调试,初步实现了灰度图像的无线传输。最后,针对设计中的不足提出了改进方案并展望了胶囊内窥镜的未来发展方向。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-13
第一章绪论  13-17
  1.1 胶囊内窥镜发展现状  13-14
  1.2 胶囊内窥镜系统的主要优点  14
  1.3 胶囊内窥镜系统构成  14-16
  1.4 本文研究内容和文章结构  16-17
第二章胶囊内窥镜无线图像传输系统设计的相关技术  17-32
  2.1 无线通信技术  17-21
    2.1.1 通信系统的组成  17-19
    2.1.2 调制与解调  19-20
    2.1.3 发送、接收机结构  20-21
  2.2 微型天线设计  21-25
  2.3 单片机串行通信技术  25-29
    2.3.1 I~2C 总线接口  26-27
    2.3.2 SPI 总线接口  27-28
    2.3.3 UART 串行接口  28-29
  2.4 短距离无线设备抗干扰技术  29-32
    2.4.1 电源部分抗干扰  29-30
    2.4.2 数字部分抗干扰  30
    2.4.3 射频部分抗干扰  30-31
    2.4.4 软件抗干扰  31-32
第三章总体方案设计  32-45
  3.1 方案设计分析  32
  3.2 关键部分的方案选择  32-36
    3.2.1 图像传感器的选择  32-34
    3.2.2 射频解决方案的选择  34-36
    3.2.3 结果验证方案的选择  36
  3.3 图像采集与无线发射部分方案设计  36-42
    3.3.1 芯片的选择  36-41
    3.3.2 图像采集与无线发射部分硬件结构  41
    3.3.3 图像采集与无线发射部分软件结构  41-42
  3.4 图像无线接收与传输部分方案设计  42-44
    3.4.1 芯片的选择  42-43
    3.4.2 图像无线接收与传输部分硬件结构  43-44
    3.4.3 图像无线接收与传输部分软件结构  44
  3.5 小结  44-45
第四章系统硬件设计  45-53
  4.1 设计工具简介  45
  4.2 图像采集模块的硬件设计  45-48
    4.2.1 图像传输电路设计  45
    4.2.2 OV7649 配置电路设计  45-46
    4.2.3 C2 接口设计  46-48
    4.2.4 外围电路设计  48
  4.3 图像无线发射模块的硬件设计  48-49
  4.4 图像无线接收与传输模块的硬件设计  49-50
  4.5 电源电路的设计  50-52
  4.6 小结  52-53
第五章系统软件设计  53-70
  5.1 软件开发工具简介  53-54
  5.2 配置程序设计  54-62
    5.2.1 微处理器配置  54-57
    5.2.2 nRF2401 配置  57-59
    5.2.3 OV7649 配置  59-62
  5.3 图像采集与无线发射程序设计  62-65
  5.4 图像无线接收与传输程序设计  65-69
  5.5 小结  69-70
第六章样机制作与调试  70-82
  6.1 概述  70
  6.2 无线收发测试电路的制作与调试  70-74
    6.2.1 硬件设计  70-72
    6.2.2 软件设计  72-73
    6.2.3 调试  73-74
  6.3 图像采集模块的制作  74-75
  6.4 无线收发模块的制作  75-76
  6.5 控制模块的制作  76-77
  6.6 样机整体调试  77-79
  6.7 设计的改进  79-81
  6.8 小结  81-82
第七章结论与展望  82-84
  7.1 结论  82-83
  7.2 展望  83-84
参考文献  84-87
致谢  87-88
在学期间的研究成果及发表的学术论文  88-89
附录  89-94

胶囊内窥镜无线图像传输系统研究

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