【正文】 致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 摘 要 III 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo) 準(zhǔn)規(guī)范?；诖耍?本系統(tǒng) 以脈搏波、體溫作為監(jiān)護(hù)參數(shù) ，設(shè)計(jì)出一個(gè) 小型 無線監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。本系統(tǒng)由硬件和軟件結(jié)合實(shí)現(xiàn)。 脈搏信號(hào)與體溫信號(hào)經(jīng)過信號(hào)采集模塊采集后由單片機(jī)控制信號(hào)發(fā)送模塊分別將信號(hào)發(fā)送出去，由信號(hào)接收模塊接收數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)的控制程序采用 C 語言編寫，上位機(jī)采用圖形編程軟件 LabView 編寫。早在公元前 7 世紀(jì)脈診就成為 中醫(yī) 的一項(xiàng)獨(dú)特診病方法， 但自古以來中醫(yī)獨(dú)特的診斷方法及治病 的 療效 總是籠罩著一層神秘的面紗。 隨著傳感器技術(shù)及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)的發(fā)展，人們希望能夠?qū)F(xiàn)代技 術(shù)應(yīng)用于中醫(yī)脈象診斷，以便更科學(xué)、更客觀地揭示脈象的實(shí)質(zhì)與特征。 因此 ,對(duì)脈搏信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、采集和處理是一項(xiàng)重要而很有意義的基礎(chǔ)工作 ,它是對(duì)脈搏信號(hào)進(jìn)一步分析并依此對(duì)心臟及動(dòng)脈血管系統(tǒng)疾病進(jìn)行預(yù)報(bào)和診斷的前提。老年人代謝率較低，體溫相對(duì)低于青 壯年。以口腔的溫度為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)體溫升高程度的不同，分為：低熱： ~38℃ 。高熱： ~41℃ 。 測(cè)量體溫通常使用的方法有三種：腋測(cè)法、口測(cè)法、肛測(cè)法。其正常參考值如下：腋測(cè)法的正常值： 36～ 37℃ 。肛測(cè)法的正常值： ~℃ 。 本文研究?jī)?nèi)容 本論文所研究的內(nèi)容是通過對(duì)脈搏 信號(hào)和體溫信號(hào)的采集與處理，利用無線傳輸技術(shù)以達(dá)到無線監(jiān)控的作用。體溫信號(hào)由數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 獲取，得到的信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)可以直接處理體溫信號(hào)。主機(jī)通過控制 nRF401 將數(shù)據(jù)流（如 0x55， 0xAA，0x， 0x， 0x）發(fā)送出去，從機(jī)控制 nRF401的接收，只要從機(jī)能夠連續(xù)收到識(shí)別信號(hào)（ 0x55，0xAA），就能夠?qū)⒆R(shí)別信號(hào)后面的數(shù) 據(jù)接收。 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)仿真 2 第二章 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)仿真 系統(tǒng)說明及設(shè)計(jì)總體框圖 本系統(tǒng)主要分為五 個(gè)模塊： 脈搏 信號(hào)采集模塊、 體溫采集顯示 與 報(bào)警 模塊、 無線發(fā)送模塊、無線 接收模塊、上位機(jī)軟件 。無線發(fā)送模塊與無線 接收模塊主要由單片機(jī) AT89S52 與射頻芯片 nRF401 組成。脈搏信號(hào)通過脈搏傳感器獲取， 信號(hào)經(jīng)過采集模塊的處理與優(yōu)化。DS18B20 利用一線總線的技術(shù)與 MCU 直接連接， MCU 控制 DS18B20 的讀寫。接收模塊使用串行中斷的方式來接收數(shù)據(jù)，模塊接收到信號(hào)（如0x55， 0xAA， 0x11,0x22 前兩 個(gè)字節(jié)是識(shí)別信號(hào)，后兩個(gè)字節(jié)分別是脈搏信號(hào)與體溫信號(hào)）且識(shí)別信號(hào)正確，接收模塊將后兩個(gè)字節(jié)通過串行通信的方式發(fā)送到 PC 機(jī)。 脈搏數(shù)據(jù)與體溫?cái)?shù)據(jù)經(jīng)過上位機(jī) 的處 理，脈搏波形與體溫讀數(shù)就會(huì)顯示出來，以達(dá)到監(jiān)護(hù)的目的 。 圖 總體設(shè)計(jì)框圖 上電復(fù)位 報(bào)警溫度調(diào)節(jié) 開始 脈搏信號(hào)采集 放大電路 濾波電路 50Hz 陷波電路 電平提升電路 A/D 轉(zhuǎn)換 體溫信號(hào)采集 串行通信 無線發(fā)送 無線接收 溫度顯示 串行通信 PC 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)仿真 3 脈搏信號(hào)采集電路及 電路仿真 帶通濾波器電路 本電路使用軟件 Protel DXP 2020 進(jìn)行原理圖的繪制和電路的仿真。脈搏傳感器把脈搏信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從輸入端輸入，通過帶通濾波器 （使用集成運(yùn)放 LM358） 后將信號(hào)傳遞到下一級(jí)放大電路。通頻帶 BW=。 圖 帶通濾波器 仿真電路 圖 頻域與時(shí)域的仿真 分析 結(jié)果 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)仿真 4 主 放大電路 本電路使用軟件 Protel DXP 2020 進(jìn)行原理圖的繪制和電路的仿真。脈搏信號(hào)經(jīng)過脈搏傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的幅度比較大，一般可以達(dá)到 500mV~1V。 圖 主放大仿真電路 圖 時(shí)域 仿真 分析 結(jié)果 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)仿真 5 50Hz 陷波電路 本電路使用軟件 Protel DXP 2020 進(jìn)行原理圖的繪制和電路的仿真。如圖 所示。閉環(huán)增益、特征頻率、等效品質(zhì)因素分別為： 121 RRAVF ?? ， RCf ?2 10 ? ， ? ?VFAQ ?? 221 (23) 兩個(gè)截止頻率為： ? ? ? ? 02 212 fAAf VFVFL ?????? ????? (24) ? ? ? ? 02 212 fAAf VFVFH ?????? ????? (25) 阻帶寬度為： QfBW 0? (26) 本電路輸入信號(hào) 頻率 為 50Hz，基線為 0V，峰峰值 為 2V的正弦波， 信號(hào)在 50Hz 處衰減很大，符合電路設(shè)計(jì)要求 。 圖 50Hz 陷波 器仿真 電路 圖 頻域與時(shí)域的 仿真 分析 結(jié)果 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)仿真 6 電平提升電路 本 電路使用軟件 Protel DXP 2020 進(jìn)行原理圖的繪制和電路的仿真 。在進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換時(shí)若輸入模擬信號(hào)幅度為負(fù)值會(huì)被當(dāng)成 0 來處理，轉(zhuǎn)換后信號(hào)重現(xiàn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)失真，若直流成分過高，可能會(huì)造成信號(hào)幅度最大值超過了 AD 轉(zhuǎn)換允許最大值，也會(huì)出現(xiàn)失真。本電路輸入信號(hào) 頻率 為 50Hz，基線為 0V，峰峰值 為 2V的正弦波。 電壓 輸出的計(jì)算方法為： 12 5 7 3 6 7 3i SSDDo UVVURR R R R R R R??? ? ???? ? ? ??? (27) 圖 電平提升仿真電路 圖 時(shí)域 仿真分析 結(jié)果 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)仿真 7 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路使用軟件 進(jìn)行仿真。本電路 使用 ADC0832 作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。當(dāng)輸入電壓為 4V時(shí)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后為 0xCC， 0xCC 的十進(jìn)制為 204， 204* REF/255≈4V，轉(zhuǎn)換正確。 轉(zhuǎn)換結(jié)果使用 8 個(gè) LED 來顯示， LED發(fā)亮的為高電平，左邊為最高位。 圖 模數(shù)轉(zhuǎn)換 仿真 體溫采集與顯示 、報(bào)警 電路及 仿真 體溫信號(hào)采集使用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 來獲取體溫值。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。C~+125176。C 范圍內(nèi) ,精度為 177。C。其上包括一個(gè)片上的 B 型 BCD編碼器、多路掃描回路，段字驅(qū)動(dòng)器，而且還有一個(gè) 8*8 的靜態(tài) RAM 用來存儲(chǔ)每一個(gè)數(shù)據(jù)。 體溫信號(hào)采集、顯示與過熱報(bào)警 電路使用軟件 進(jìn)行仿真。 DS18B20 只需用一根數(shù)據(jù)線與單片機(jī)連接就可以完成數(shù)據(jù)的讀寫操作。系統(tǒng)上電復(fù)位完成后 ，可以設(shè)定報(bào)警溫度，也可以不 設(shè)定，不設(shè)定時(shí)，溫度預(yù)設(shè)定為 ℃ 。 如圖 所示， DS18B20上顯示為 ℃ ，報(bào)警溫度設(shè)定為 ℃ ，獲取溫度大第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)仿真 8 于報(bào)警溫度，危險(xiǎn)警告燈 LED_D 發(fā)光。 nRF401是一個(gè)為 433MHz ISM 頻段設(shè)計(jì)的真正單片 超高頻 無線收發(fā)芯片它采用 頻移鍵控 調(diào)制解調(diào)技術(shù)。 nRF401含有兩個(gè)頻道，分別是 和 。頻移鍵控（ FSKFrequency shift keying）是用數(shù)字信號(hào)去調(diào)制載波的頻率。在中低速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用。天線接口設(shè)計(jì)為差分天線以便于使用低成本的 PCB天線 。 nRF401 的工作電壓范圍可以從 ~5V。當(dāng)脈搏數(shù)據(jù)與體溫?cái)?shù)據(jù)獲取后，數(shù)據(jù)發(fā)送格式為（ 0xFF， 0xAA， 0x， 0x， 0x），前兩個(gè)字節(jié)是接收模塊確認(rèn)接收數(shù)據(jù)正確的標(biāo)識(shí)位。當(dāng)發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送出去后，接收模塊是以串行中斷的方式來接收數(shù)據(jù)的。 第三 章 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 9 第三章 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 利用 LabView 設(shè)計(jì)串行通信程序 LabView 是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程工作臺(tái)（ Lab Virtual Instruments Engineering Workbench）的簡(jiǎn)稱，是美國(guó)國(guó)家儀器公司（ National Instruments）開發(fā)的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)軟件，它的功能強(qiáng)大靈活，可以廣泛應(yīng)用于自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)、工業(yè)過程自動(dòng)化、實(shí)驗(yàn)室仿真等各個(gè)領(lǐng)域。 本系統(tǒng) 程序使用 來編寫。 串行通信 模塊 程序使用 LabView 中的 VISA串口系列的子 VI 來編寫。與串口通信有關(guān)的 VISA的子 VI 如圖 所示。在 LabView 中操作串口時(shí)，首先需要調(diào)用VISA Configure Serial Port 完成串口的參數(shù)設(shè)置，包括串口資源分配、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位和流控制。由于 nRF401射頻芯片的最大發(fā)射速度為 20kb/s，所以此模塊將波特率為 19200 作為默認(rèn)選項(xiàng)。以上設(shè)置如圖 所示。 VISA 讀取 VI 每次讀取三個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，因?yàn)闊o線發(fā)送模塊每次發(fā)送字節(jié)流為 0x55， 0xFF， 0x， 0x， 0x， 0x55 和 0xFF 為識(shí)別碼。 經(jīng)過 VISA 讀取 VI 讀取出來的數(shù)據(jù)為字符串?dāng)?shù)據(jù)，所以要通過字符串至字節(jié)數(shù)組和無符號(hào)單字節(jié)整型的轉(zhuǎn)換。 VISA 讀取 VI 每經(jīng)過一次讀取操作后， VISA 清空 I/O 緩沖區(qū)子 VI 都會(huì)將接收緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)清空，這樣就能夠顯示動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)。 以上說明如圖 所示。根據(jù)上一步的處理，已經(jīng)將所需要的數(shù)據(jù)存放到了索引數(shù)組里面。無符號(hào)單字節(jié)整型數(shù)據(jù)范圍為 0~255， 因 此要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換相對(duì)應(yīng)的電壓值以作進(jìn)一步的處理。 ADC0832 的參考電壓為 5V，電壓值的最少分辨率為 5V/255≈，所以 0xCC所表示的電壓值為： 204*5/255=4V， 經(jīng)轉(zhuǎn)換后的數(shù)值存放到移位寄存器中。實(shí)現(xiàn)波形顯示的方法如下：首先讀取移位寄存器中的數(shù) 據(jù)個(gè)數(shù) K，然后使用一個(gè) for 循環(huán)結(jié)構(gòu)選擇所需要的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù) N， KN1 得出將要顯示的數(shù)據(jù)的開始索引值。接著使用一個(gè)數(shù)組子集，將移位寄存器中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一維數(shù)組，數(shù)組長(zhǎng)度為 for 循環(huán) N 的引出值，數(shù)組索引為 KN1 的值，然后將數(shù)組子集的輸出端接至貝塞爾數(shù)字濾波器第三 章 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 11 的輸入端，貝塞爾數(shù)字濾波器輸出端與 for 循環(huán)的 i 的輸出端捆綁起來至 XY 圖的輸入端， XY 圖引出屬性節(jié)點(diǎn)來調(diào)節(jié)電壓值。 程序框圖如圖 所示。體溫?cái)?shù)據(jù)是由兩個(gè)字節(jié)組成的，索引值為 1 的元素是體溫?cái)?shù)據(jù)的高 8 位，索引值為 2 的元素為低 8 位。數(shù)字溫度傳感器 DS18B20的最小溫度分辨率為 ，所以溫度值 Value = L*（雙字節(jié)數(shù)據(jù)被強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成雙精度浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)）。 模塊程序框圖如圖 所示。我們經(jīng)常使用的是接觸式和光導(dǎo)式。透射測(cè)量方式如圖 左圖所示，傳感器的發(fā)光管和光敏接收器件置于所測(cè)量組織相對(duì)的兩側(cè)，入射光穿過皮膚進(jìn)入深層組織，除被皮膚、肌肉、血液等吸收外，有一部分由于血液的漫反射回去，剩余部分則投射出來被光敏傳感器件接收，它適合于測(cè)量?jī)擅婢嚯x比較短的組織，如耳垂、手指、腳趾等。 圖 脈搏波透射式測(cè)量方法與光導(dǎo)式脈搏傳感器 主放大電路 調(diào)試 使用數(shù)字信號(hào)波形發(fā)生器產(chǎn)生 一個(gè)頻率為 20Hz，基線為 0V，峰