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中医腧穴智能定位系统设计

作　者: 朱明星
导　师: 王击; 金雷
学　校: 中南大学
专　业: 控制科学与控制工程
关键词: 背腧穴定位 步进电动机 LPC2148 Android
分类号: R318.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 82次
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内容摘要


随着人们工作压力的增大和生活水平的提高,健康医学逐渐成为人们关注的焦点。针灸和推拿是传统中医学的核心,是整个中医学理论体系的基石,一直以来对人类在医疗保健方面的贡献极其巨大。传统中医疗法都是对穴位点进行操作,疾病治疗的效果由取穴的准确性决定,讨论研究了基于ARM微处理器开发设计的自动寻穴系统的相关寻穴原理和定位方法,有着非常重要的应用价值,并已成为医疗辅助机器人领域中的最具挑战的前沿课题之一。本文以传统中医理论和嵌入式技术为基础,重点讨论了Android系统、ARM嵌入式系统、闭环运动控制技术以及步进电机细分驱动技术在腧穴智能定位系统设计中的应用,研究了穴位定位算法以及自动寻穴系统产生误差的原因以及误差估计,通过改进控制方法达到准确定位。文章从以下几个方面展开讨论：首先,对目前寻穴算法以及国内外相关研究现状做了详细介绍。按照中华人民共和国国家标准GB12346-90所统计的穴位分布规律,以传统中医指寸定位法为依据,设计研究了穴位定位算法,为系统定位提供了理论依据；其次,系统采用两级微处理器系统结构,研究了以Android系统为开发平台设计的上位机模块。该模块一方面为系统提供了友好界面,达到了人机交互功能；另一方面通过串口通信为下位机提供命令,使下位机按指令完成穴位定位功能。同时还描述了下位机硬件结构组成,分析了下位机硬件电路实现方法,设计研究了以LPC2148为内核的步进电机驱动二维控制系统。讨论了下位机通过PWM脉冲信号控制二维步进电机的速度、方向的方法,编制了下位机应用程序,使系统按指令对背部30个穴位准确定位。再次,设计了相关对照试验并对误差进行分析研究,验证了系统的可靠性和可重复性。并于2011年参加了第十三届中国国际高新技术成果交易会的展出,得到了广泛的好评。最后,总结分析了该系统不足和缺点,提出了系统所存在的发展空间,并对系统今后的进一步研究提出了设想。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 研究背景和意义  9-11
    1.1.1 研究背景  9-10
    1.1.2 研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11
  1.3 本论文主要研究内容  11-13
第二章 腧穴定位理论  13-19
  2.1 中医腧穴的基本概念以及定位原理  13-17
    2.1.1 中医腧穴基本概念  13-14
    2.1.2 传统中医腧穴定位方法  14
    2.1.3 穴位定位算法研究  14-17
  2.2 运动制系统定位原理  17-18
    2.2.1 运动控制系统理论  17
    2.2.2 运动控制系统分类  17-18
    2.2.3 步进电动机二维运动控制系统  18
  2.3 本章小结  18-19
第三章 腧穴定位系统整体设计  19-24
  3.1 系统总体结构  19-21
  3.2 机械设计  21-22
    3.2.1 智能定位椅外形  21-22
    3.2.2 二维运动平台设计  22
  3.3 下位机系统模块  22-23
  3.4 本章小结  23-24
第四章 腧穴定位系统硬件电路设计  24-40
  4.1 微处理器介绍  24-26
    4.1.1 CPU内核概述  24-25
    4.1.2 芯片特性  25
    4.1.3 片内Flash存储器系统以及静态RAM(SRAM)  25
    4.1.4 定时器介绍  25-26
  4.2 ARM7最小系统设计  26-30
    4.2.1 ARM供电电路  27-28
    4.2.2 复位电路  28-29
    4.2.3 系统时钟电路  29
    4.2.4 JTAG接口电路  29
    4.2.5 串口通信模块  29-30
  4.3 步进电动机以及驱动器介绍  30-35
    4.3.1 步进电动机介绍  30-32
    4.3.2 DM556驱动器介绍  32-35
  4.4 步进电动机控制模块  35-39
    4.4.1 步进电机驱动设计  35-36
    4.4.2 步进电机速度与方向控制  36-37
    4.4.3 X-Y维平台的运动控制  37-38
    4.4.4 电机复位电路  38
    4.4.5 红外激光模组电路  38-39
  4.5 本章小结  39-40
第五章 腧穴定位系统软件设计  40-55
  5.1 系统软件基本构成  40-41
    5.1.1 系统软件设计的目标  40-41
    5.1.2 定位系统软件基本构成  41
  5.2 上位机软件设计  41-43
    5.2.1 Android系统开发环境介绍  42-43
    5.2.2 上位机界面设计  43
  5.3 通信软件设计  43-48
    5.3.1 上位机上层(应用层)与底层(内核驱动层)通信  43-44
    5.3.2 上位机与下位机通信  44-48
  5.4 步进电机定位系统设计  48-54
    5.4.1 下位机软件开发环境介绍  48-49
    5.4.2 步进电机软件控制  49-54
  5.5 本章小结  54-55
第六章 试验与调试  55-61
  6.1 系统软件调试  55-59
  6.2 系统联调  59
  6.3 高交会展示  59-60
  6.4 本章小结  60-61
第七章 总结与展望  61-63
  7.1 总结  61-62
  7.2 展望  62-63
参考文献  63-66
致谢  66-67
攻读硕士学位期间主要的研究成果  67

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中图分类: > 医药、卫生 > 基础医学 > 医用一般科学 > 生物医学工程 > 仪器、设备
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