【正文】 xx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 便攜式多生理參數(shù)監(jiān)護(hù) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 院 系 電氣工程學(xué)院 專 業(yè) 生物醫(yī)學(xué)工程 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 xx 職稱 講師 2020 年 6 月 日 I 摘 要 隨著人們生活水平的提高，各種疾病如高血壓、心臟病等的 發(fā)病率都呈現(xiàn)上升趨勢，本課題針對這一現(xiàn)狀， 設(shè)計(jì)以 51 單片機(jī)為核心，開發(fā)心率、血壓、血氧飽和度、體溫等多個(gè)生理參數(shù)的數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)，主要功能包括信號(hào)的實(shí)時(shí)采集、處理、存儲(chǔ)、顯示、報(bào)警等。該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對人體四項(xiàng)基本體征信號(hào)的測量及計(jì)算，并將信息在 LCD 上顯示，將所采集的數(shù)據(jù)保存于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，待測試儀與上位機(jī)通過通信連接時(shí)，可從 PC 端讀取所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。軟件設(shè)計(jì)部分設(shè)計(jì)出合理的流程圖，通過 C 語言進(jìn)行編程，程序主要包括 DSl8B20 的溫度采集、ADC 數(shù)據(jù)讀取計(jì)算、 1602 液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)、按鍵讀取以及對呼 吸信號(hào)和脈搏信號(hào)的讀取和計(jì)算，并可在 Keil C51 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)仿真和驗(yàn)證。 關(guān)鍵詞 單片機(jī)，液晶顯示器，生理參數(shù)， C 語言，仿真 Abstract With the improvement of people39。s living standard, various kinds of diseases such as hypertension, heart disease rates are on the rise, this topic according to this situation, the design uses 51 SCM as the core, the development of heart rate, blood pressure, oxygen saturation, temperature and other physiological parameters of data acquisition and realtime processing system, the main functions include signal real time acquisition, processing, storage,display, alarm, etc.. The system mainly realize the measurement and calculation of the four basic human physical signs, and displays the information in LCD, the collected data is stored in the data memory, test i nstrument and host puter through the munication connection,can read the stored data from the PC end. The part of software design flow chart of reasonable design, through the C programming language, the program mainly includes temperature acquisition, ADC data DSl8B20 read calculation, 1602 LCD driver, get Key as well as on the respiratory signal and pulse signal read and calculation, and can realize the simulation and verification in the Keil C51 environment. Key Words MCU, LCD display, physiological parameters， C language, simulation II 目錄 摘 要 .......................................................................................................................... … I Abstract........................................................................................................................... I 目錄 ............................................................................................................................... II 1 緒論 ........................................................................................................................... 1 課題的目的與意義 ……………………………………………………………… ..1 多參數(shù)生理監(jiān)護(hù)技術(shù)的發(fā)展 過程和現(xiàn)狀 ……………………………………… .1 本論文主要工作 …………………… …………………………………………… .3 本章小結(jié) ………………………………………………………………………… .4 2 有關(guān)生理參數(shù)的基本知識(shí)及器件選擇 ................................................................... 5 體溫測量模塊 …………………………………………………………………… ..5 血 壓測量 模塊 …………………………………………………………………… .7 呼吸測量 模塊 ..……………………………………………………………… .......9 心率測量 模塊 ………………………………………………………………… ...10 本章小結(jié) ……………………………………………………………………… ...12 3 多生理參數(shù)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ......................................................................... 13 51 單片機(jī)簡介 ........................................................................................................13 單片機(jī) C 語言簡介 …………………………………………………………… ..14 Keil C51開發(fā)環(huán)境簡介 ……………………………………………………… ..15 系統(tǒng)軟件整體 設(shè)計(jì) …………………………………………………………… ...17 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 ........................................……………………………………… ...31 液晶 LCD 驅(qū)動(dòng)程序 …………………………………………………………… ..33 報(bào)警裝置 ……………………………………………………………………… ...37 本章小結(jié) ……………………………………………………………………… ...................38 4 實(shí)驗(yàn)仿真 ………………………………………………………… ……………… ...39 仿真電路主模塊 …………………………………………………………………… ..39 5 結(jié)論 ......................................................................................................................... 41 謝 辭 ........................................................................................................................... 42 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 42 附錄 1 外文資料翻譯 ............................................................................................... 43 A 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用 …………………………… ...43 便攜式多生理參數(shù)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) III A 原文 Application of virtual reality technique in biomedical field…………… .46 附錄 2 系 統(tǒng)主要程序 ……………………………………………………………… 50 便攜式多生理參數(shù)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 1 1 緒論 課題的目的與意義 隨著國內(nèi)外科技的發(fā)展和醫(yī)療水平的提高，人們的健康觀念、方式和途徑都發(fā)生著深刻的變化。現(xiàn)代的醫(yī)療的重心已由原來的治療為主轉(zhuǎn)為預(yù)防和提高身體素質(zhì)為主。家庭醫(yī)療保健在此大背景下逐漸走入人們的生活中，長期以來，我國監(jiān)護(hù)儀的應(yīng)用領(lǐng)域以醫(yī)療機(jī)構(gòu)應(yīng)用為主 [1]。隨著家庭醫(yī)療保健工程的發(fā)展，監(jiān)護(hù)儀也將從主要用于重病監(jiān)護(hù)，發(fā)展到老年人慢性病的監(jiān)護(hù)，以及在家庭醫(yī)療中的應(yīng)用 [2]監(jiān)護(hù)儀的特點(diǎn)也將 由單純的診斷和康復(fù)等功能向多參數(shù)、高集成度、多功能等方面發(fā)展。因此家庭醫(yī)療保健工程加速推動(dòng)了它進(jìn)入家庭醫(yī)療電子市場隨之而來的是一系列的社會(huì)問題。慢性病長期困擾著老年人，年輕人需要在工作和學(xué)習(xí)的同時(shí)花費(fèi)很大精力來照顧老年人。醫(yī)療技術(shù)發(fā)展的同時(shí)帶來了費(fèi)用的上漲，這也給年輕人造成一定的經(jīng)濟(jì)壓力。這些都推動(dòng)著監(jiān)護(hù)儀家庭化應(yīng)用的進(jìn)程。因此設(shè)計(jì)一款便攜式多生理參數(shù)監(jiān)護(hù)儀具有重要意義。 便攜式多生理參數(shù)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)具有體積小、使用方便、功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)，可隨身攜帶，檢測人體的某些重要生理參數(shù)，并實(shí)時(shí)顯示。便攜式多生理參數(shù)監(jiān)測 軟件系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，對于功能、成本、可靠性、體積、功耗均有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以硬件為基礎(chǔ)，通過匯編語言和 C 語言來實(shí)現(xiàn)對于血氧飽和度（ SPO2）、心電（ ECG）、呼吸（ RESP）、血壓（ BP）和體溫（ Temp）等多生理參數(shù)進(jìn)行長時(shí)間的監(jiān)測。本選題側(cè)重于用 MCS51 系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多生理參數(shù)數(shù)據(jù)的多通道實(shí)時(shí)采集、處理、存儲(chǔ)、顯示、報(bào)警、以及與上位機(jī)的通信等，并可用 KeilC51 軟件進(jìn)行仿真和驗(yàn)證。 多參數(shù)生理監(jiān)護(hù)技術(shù)的發(fā)展過程和現(xiàn)狀 多參數(shù)生理監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的 發(fā)展歷史 多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備的種類繁多，但其基本參數(shù)都以心電參數(shù)為主。它最早可追溯到 1903年，荷蘭 Leiden大學(xué)的威廉愛因托芬 (W． Einthoven)教授發(fā)明了第一個(gè)弦線式心電圖記錄訓(xùn)。此后，人們逐漸認(rèn)識(shí)到心電圖學(xué)的研究對預(yù)防心血管疾病所具有的重要意義。從 20世紀(jì) 30年代到 60年代基本完成了持續(xù)床邊 ECG監(jiān)測。 20便攜式多生理參數(shù)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 2 世紀(jì) 70年代，開發(fā)并生產(chǎn)出單一功能的監(jiān)護(hù)設(shè)備，并得到了臨床廣泛的應(yīng)用。但單一功能的監(jiān)護(hù)設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足臨床的需要，嚴(yán)重制約了醫(yī)院對廣大危重病人的救護(hù)。隨著傳感技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)護(hù)參數(shù)不 斷增多， 70年代完成了血壓的持續(xù)監(jiān)測， 80年代有了血氧的持續(xù)監(jiān)測， 1983年 CSI發(fā)明了世界第一臺(tái)便攜式電池型血氧監(jiān)測儀。參數(shù)監(jiān)護(hù)也逐漸由過去的心電監(jiān)護(hù)、血壓監(jiān)護(hù)等單一參數(shù)的監(jiān)護(hù)發(fā)展為包括心電、無創(chuàng)血壓、有創(chuàng)血壓、呼吸、血氧飽和度、雙體溫、呼吸術(shù)二氧化碳、心輸出量及麻醉氣體分析等在內(nèi)的多參數(shù)監(jiān)護(hù) [3]。人體監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展，可追溯至 1962年，北美建立第一批冠心病監(jiān)護(hù)病房（ CCU）。此后，監(jiān)護(hù)系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。從以前的單臺(tái)監(jiān)護(hù)發(fā)展到今天的幾臺(tái)或幾十臺(tái)監(jiān)護(hù)儀互聯(lián)在一起的監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)。從基于電話網(wǎng)和有線電視網(wǎng)傳送的 遠(yuǎn)程醫(yī)療到現(xiàn)在的基于無線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù) [4]，家庭護(hù)理等。我國的監(jiān)護(hù)技術(shù)發(fā)展始于上世紀(jì) 50年代末，但直到 70年代中期才研制出用于臨床的監(jiān)護(hù)儀器， 80年代各種醫(yī)用監(jiān)護(hù)儀紛紛問世。當(dāng)時(shí)的設(shè)備采用了心電圖的信號(hào)采集及處理技術(shù)，顯示采用的也是模擬示波技術(shù)。到 90年代中期，出現(xiàn)了包含心電、血壓、脈搏、血氧飽和度、體溫、呼吸六參數(shù)的多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備