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基于C8051F330双向式无线内窥镜摄像胶囊的研究与实现

作　者: 黄戎
导　师: 彭承琳
学　校: 重庆大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 消化道无线内窥镜胶囊双向式通信 C8051微处理器图像传感器
分类号: TH776.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

无线内窥镜摄像胶囊通过吞咽进入病人的消化道,可以在消化道内进行连续的图像拍摄,从而可以对整个消化道系统进行检测,这种检查是无创、无痛苦的。无线内窥镜克服了管道式电子内窥镜的缺陷,符合现今倡导的无创或微创的发展趋势。然而,无线内窥镜的实用性由于能量和图像质量而很难解决。基于这些因素,我们设计了双向式微型遥测内窥镜系统。本文首先回顾了消化道电子内窥镜的研究进展及其局限性,并对无线内窥镜的发展进行了介绍。无线内窥镜系统包括无线摄像胶囊、便携式图像接收装置、影像浏览工作站三部分。本文对无线内窥镜摄像胶囊的设计方案进行了介绍。尤其较详细地介绍了无线内窥镜胶囊各个模块的的设计。包括:图像传感器OV2640的介绍;光学透镜和照明电路的设计;低频接收芯片MCP2030的介绍;射频发送芯片nRF24L01的介绍;核心控制芯片C8051F330的介绍;电源单元芯片NCP585的介绍;封装单元的介绍;数据缓冲模块的芯片选型。本课题设计的无线摄像胶囊通过核心控制芯片C8051F330来调整各模块的参数来改变整个系统的解码格式、压缩比、传送速率和休眠模式。这种无线摄像胶囊可以获取质量比较高的图像,并具有微型化、低功耗的特点。本研究已经展现了与以往的内窥镜相比有很大的优点,它可以减小内窥镜的尺寸。实验证明,整个系统可以获取质量比较高的图像。总的说来,医用无线内窥镜系统具有重要的临床应用价值和商业价值,开发无线电内窥镜系统对我国生物医学工程产业发展有着积极和深远的意义。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-7
1 引言  7-16
  1.1 管道式消化道电子内窥镜的研究进展及其局限性  7-9
    1.1.1 管道式消化道电子内窥镜的研究进展  7-8
    1.1.2 管道式消化道电子内窥镜的局限性  8-9
  1.2 无线内窥镜的发展现状及趋势  9-14
    1.2.1 无线内窥镜的发展现状  9-13
    1.2.2 无线内窥镜未来的发展趋势  13-14
  1.3 本课题研究的目标、内容以及研究意义  14-16
    1.3.1 主要研究内容与目标  14-15
    1.3.2 本课题的研究意义  15-16
2 无线内窥镜摄像胶囊的总体设计  16-20
  2.1 无线内窥镜系统的设计  16-17
  2.2 消化道无线内窥镜胶囊结构简介  17-20
3 基于 C8051F330 双向式无线内窥镜摄像胶囊的设计  20-63
  3.1 图像采集模块  20-29
    3.1.1 图像传感器  20-26
    3.1.2 光学系统的设计  26-27
    3.1.3 照明系统的设计  27-29
  3.2 射频发射模块  29-35
    3.2.1 本课题采用的 nRF24L01 射频发射器件简介  30-32
    3.2.2 本课题中 nRF24L01 射频发射器件的应用  32-35
  3.3 低频接收模块  35-41
    3.3.1 MCP2030 简介  35-39
    3.3.2 本课题中MCP2030 的应用  39-41
  3.4 基于 C8051F300 微处理器核心控制模块的设计  41-54
    3.4.1 C8051F330 微处理器简介  41-50
    3.4.2 C8051F330 微处理器软件设计  50-54
  3.5 电源单元  54-56
    3.5.1 电池放电特性  54-55
    3.5.2 NCP585 简介  55-56
  3.6 封装单元  56-57
  3.7 数据缓冲模块简介  57-63
    3.7.1 M45PE80 简介  59-61
    3.7.2 XC2C32A 简介  61-63
4 系统调试  63-65
5 结论与展望  65-67
致谢  67-68
参考文献  68-70
附录  70

基于C8051F330双向式无线内窥镜摄像胶囊的研究与实现

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