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基于嵌入式Linux人体生理参数采集系统的设计

作 者: 雷国亮
导 师: 张晓冰
学 校: 哈尔滨理工大学
专 业: 测试计量技术及仪器
关键词: 心电信号 步态信号 嵌入式 ARM
分类号: TP274.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 4次
引 用: 0次
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内容摘要


心电、步态、血压、体温等生理信息参数是反映人体健康情况最重要、最基本的特征参数。对这些参数进行采集、显示和存储不仅有助于医生对患者进行及时有效的救治,而且可以帮助使用者对自己的健康情况进行了解,所以人体生理参数的采集装置在临床医疗和家庭医疗中有很广泛的需求空间。据此,本文设计了经济耐用、操作简单、超低功耗和携带方便的人体生理参数采集系统。该系统适合在医院病房、急救场合以及家庭保健等环境下进行连续地、长时间地、实时地采集和处理使用者的心电、步态、体温、血压、血氧等多个反映人体生理特征的参数。本文采用“CPU+模块”的思想设计了嵌入式Linux人体生理参数采集系统。在本论文中,主要以心电参数和步态参数为例,根据两种参数的各自特点,分别设计了心电和步态参数采集模块。在心电信号采集模块电路中,设计了信号放大电路和滤波电路以及能够减小人体体表共模信号干扰和导联线分布电容干扰的抗干扰电路,提高了心电信号检测的质量,确保使用者的电气安全;在步态参数采集模块电路中,选用高精度的三轴向加速度传感器,对该传感器所采集的数据进行绘制波形和计算分析,并根据所测得的加速度信号计算出需要的步态信息;所有的参数采集模块都以低功耗的MSP430F149单片机为核心,该单片机内含有线性模数转换器,能够保证采样的精确度和可靠性;根据系统主控制器LPC3250的需要,对Linux系统进行裁剪并移植;以Qtopia为开发环境,编写了高效的人机交互界面,操作简单,便于使用;最后对整个系统进行测试,测试结果表明本系统运行速度快、实时性好,测得的数据准确可靠。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第1章 绪论  10-14
  1.1 课题的研究背景  10
  1.2 课题研究的目的与意义  10-11
  1.3 国内外的研究现状及发展趋势  11-13
    1.3.1 国内外研究现状  11-12
    1.3.2 人体生理参数采集系统的发展趋势  12-13
  1.4 本文研究的主要内容  13-14
第2章 人体生理参数采集系统硬件设计  14-28
  2.1 系统硬件平台的选择  14-15
  2.2 系统原理及总体方案设计  15
  2.3 心电参数采集模块设计  15-23
    2.3.1 心电信号基础理论  15-17
    2.3.2 心电信号采集模块结构  17
    2.3.3 前级放大电路设计  17-18
    2.3.4 抗干扰电路设计  18-19
    2.3.5 滤波电路设计  19-22
    2.3.6 后级放大电路设计  22-23
  2.4 步态信号采集模块设计  23-26
    2.4.1 步态参数分析原理  23-24
    2.4.2 加速度传感器简介  24-25
    2.4.3 步态加速度采集电路  25-26
  2.5 其它功能模块设计  26-27
  2.6 本章小结  27-28
第3章 操作系统的裁剪和移植  28-37
  3.1 软件平台选择  28
  3.2 搭建交叉开发环境  28-29
  3.3 安装交叉工具链  29-30
  3.4 固化引导加载程序  30-32
    3.4.1 固化Kickstart和S1L  30-31
    3.4.2 固化U-Boot  31-32
  3.5 内核的配置、编译及移植  32-33
  3.6 制作根文件系统  33-34
    3.6.1 编译Busybox  33-34
    3.6.2 构建根文件系统  34
  3.7 安装文件系统  34-36
  3.8 本章小结  36-37
第4章 基于Qtopia图形用户界面设计  37-43
  4.1 Qtopia简介  37
  4.2 构建Qt/Qtopia开发环境  37-39
    4.2.1 在宿主机上运行Qtopia  38-39
    4.2.2 在目标板上运行Qtopia  39
  4.3 基于Qtopia的用户界面设计  39-42
  4.4 本章小结  42-43
第5章 系统调试与测试  43-46
  5.1 添加开机自启动程序  43
  5.2 心电参数测试  43-44
  5.3 步态参数测试  44-45
  5.4 本章小结  45-46
结论  46-47
参考文献  47-50
攻读硕士期间发表的论文  50-51
致谢  51

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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