基于数字无线通信技术的胎儿监护探头系统

论文摘要

电子胎儿监护是对胎儿宫内发育和安危状况评价的有效方法。传统电子胎儿监护仪配置有胎心率、宫缩压力和胎动等监护探头,探头通过电缆连接到监护仪主机上,各种连线在孕产妇身上缠绕带来了不便和不适,严重时甚至影响到孕产妇的生理和心理状况。本文主要研究如何用无线技术实现各监护探头与监护仪之间的连接,以免除各种连线在孕产妇身上缠绕所带来的不便;并设计与实现“一拖四”无线胎儿监护系统。本文研究比较了当前多种焦点近距离无线通信技术,特别是对nRF24E1和CC1100芯片通信技术进行研究,根据无线监护探头低功耗、小型化等要求,确定采用Nordic公司的nRF24E1芯片来实现无线数据通信。本文研究了无线胎儿监护探头系统的软硬件设计与实现,主要包括:（1）基于nRF24E1芯片构建了无线数据通信系统,工作于全球开放的2.4～2.5GHz频段,采用ShockBurstTM方式收发数据,最高速度可达1Mbps;解决了小尺寸、低成本、易制作和阻抗匹配等问题;（2）采用呼叫应答机制收发数据,在ShockBurstTM方式下,采用数据包加前缀、地址和CRC校验和等措施,保证了通信的可靠性;（3）使用SystemView对PCM编码进行了仿真研究,根据nRF24E1数据包格式对采集的胎心率信号进行PCM编码;（4）探头电源采用可更换式锂电池,基于集成芯片设计了电池管理和充电电路,以提高电池寿命,便于更换维护;（5）探头接收基座设计:采用智能检测技术,当探头闲置时,设置对应子机号,并可选择进行充电;当探头工作时,基座检测接收探头发射的无线数字信号,经过数模转换后由C8051F020处理器进行胎心率计算处理;（6）设计了多探头无线胎儿监护系统,可同时监护四个产妇,以满足临床需求。本系统尚存在一些技术问题需要解决,比如在系统启用一段时间后多个探头间会有相互干扰,初步判断是由于天线使用同样的发射频率而相互干扰所引起。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章: 绪论
• 1.1 胎儿监护技术及其历史沿革
• 1.2 胎儿电子监护仪与监护探头
• 1.3 无线胎儿监护探头的研究背景和意义
• 1.4 国外无线胎儿监护探头的发展
• 1.5 本文的主要工作以及创新点
• 第二章: 近距离无线数据通信技术
• 2.1 近距离无线通信简介
• 2.2 无线通信技术及芯片的选择标准
• 2.3 CC1100芯片与nRF24E1芯片性能比较
• 2.4 CC1100芯片与nRF24E1芯片性能测试
• 2.5 CC1100和nRF24E1调制技术的比较
• 2.6 本章小结
• 第三章: 基于nRF24E1的无线探头系统的硬件设计
• 3.1 “一对一”无线胎儿监护系统的硬件设计
• 3.2 “一对多”无线胎儿监护系统的硬件设计
• 3.3 本章小结
• 第四章: 基于nRF24E1的无线探头系统的软件设计
• 4.1 nRF24E1模块的无线收发机制
• 4.2 nRF24E1音频数据包的处理
• 4.3 无线胎儿监护系统探头的软件设计
• 4.4 无线胎儿监护系统基座的软件设计
• 4.5 本章小结
• 第五章: 系统测试结果与分析
• 5.1 “一对一”无线胎儿监护探头系统
• 5.2 “一对一”无线胎儿监护探头系统的测试数据
• 5.3 “一对多”无线胎儿监护探头系统的测试数据
• 5.4 系统误码性能分析
• 第六章: 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 问题与展望
• 参考文献
• 致谢