基于ZigBee的人体健康监测系统的研究

论文摘要

随着社会老龄化的加剧和人们健康意识的日益增强，对一些慢性疾病的监护成为一个重要的社会问题，同时，人们也开始注重日常的身体变化，希望能够及早地发现身体基本生理指标的变化，从而对一些常见病进行及时地预防和早期地治疗。目前，越来越多的机构将研究目标锁定在人体健康监测这一领域，本文在分析了国内外基于这一领域的研究状况后，结合家庭健康监测系统低成本、低功耗、低速率的要求，对几种用于家庭监测的无线通信技术进行比较，将短距离无线通信技术ZigBee和远距离无线通信技术GPRS结合起来进行家用的人体健康监测，不但能达到实时监测的目的，还能免除昂贵的监护费用。本论文主要完成了以下工作：1）在完成了ZigBeeCC2430的软硬件设计并对其协议栈进行分析后，成功组建了ZigBee星型网络，包括一个协调器节点和三个终端节点，用串口调试助手对其进行了验证，并实现了温度数据的采集，且对节点之间的通信质量进行了测试。2）在完成了微处理器MSP430F149的软硬件设计后，在其上对采集的数据进行分析处理，并用LCD12864实时地显示出来，在数据超出阈值范围时实现蜂鸣器报警。3）在对GPRS模块的通信原理进行了解后，实现了该模块收发短信的功能，用串口调试助手对其进行了验证，并实现了其与微处理器模块之间的通信。本文在完成了以上工作，验证了该系统的可实施性和可靠性后，针对本文的完成情况，对该系统提出了改进，希望能在后续对该系统加以完善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本课题的研究背景
• 1.2 国内外研究状况
• 1.2.1 国外研究状况
• 1.2.2 国内研究状况
• 1.3 人体健康信息监测的意义
• 1.4 本课题的创新点及章节安排
• 2 健康监测系统中通信技术的选择
• 2.1 引言
• 2.2 ZigBee 无线通信技术
• 2.2.1 ZigBee 与其他几种短距离无线通信技术的比较
• 2.2.2 ZigBee 的技术特点
• 2.2.3 ZigBee 网络的设备类型
• 2.2.4 ZigBee 网络拓扑结构
• 2.2.5 ZigBee 协议架构
• 2.3 GPRS 无线通信技术
• 2.3.1 GPRS 与其他几种长距离无线通信技术的比较
• 2.3.2 GPRS 的基本特点
• 2.4 本章小结
• 3 系统总体设计
• 3.1 系统分析及设计要求
• 3.2 传感器的选择
• 3.3 微处理器模块的选择
• 3.4 无线通信模块的选择
• 3.4.1 ZigBee 无线芯片的选择
• 3.4.2 GPRS 模块的选择
• 3.5 ZigBee 网络拓扑的选择
• 3.6 系统总体结构设计
• 3.6.1 ZigBee 无线传感器网络
• 3.6.2 控制终端
• 3.7 本章小结
• 4 系统硬件设计
• 4.1 终端节点的设计
• 4.1.1 无线模块设计
• 4.1.2 数据采集模块
• 4.2 协调器节点的设计
• 4.3 微处理器模块的设计
• 4.3.1 复位电路
• 4.3.2 实时时钟电路
• 4.3.3 JTAG 接口电路
• 4.3.4 数据存储电路
• 4.3.5 液晶显示电路
• 4.3.6 键盘电路
• 4.3.7 串口通信电路
• 4.3.8 报警电路
• 4.4 GPRS Modem 与微处理器之间的连接
• 4.5 系统电源电路设计
• 4.6 PCB 板的抗干扰设计
• 4.7 本章小结
• 5 系统软件设计
• 5.1 系统软件总体设计
• 5.2 软件开发环境
• 5.3 ZigBee 无线传感器网络的组建过程
• 5.3.1 组建 ZigBee 网络
• 5.3.2 终端节点加入 ZigBee 网络
• 5.4 协议栈及其初始化
• 5.5 系统 ZigBee 节点的软件设计
• 5.5.1 数据采集模块
• 5.5.2 终端节点的软件设计
• 5.5.3 协调器节点的软件设计
• 5.6 微处理器控制软件设计
• 5.6.1 数据处理模块
• 5.6.2 液晶显示模块
• 5.6.3 实时时钟模块
• 5.7 ZigBee 通信模块
• 5.8 GPRS 通信模块
• 5.8.1 GPRS 模块初始化
• 5.8.2 短消息 AT 指令
• 5.8.3 短消息收发
• 5.9 本章小结
• 6 系统测试
• 6.1 ZigBee 网络测试
• 6.2 ZigBee 网络通信质量测试
• 6.3 数据采集测试
• 6.4 微处理器液晶显示测试
• 6.5 GPRS Modem 通信功能测试
• 6.6 系统测试及误差分析
• 6.7 本章小结
• 7 总结和展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的文章
• 致谢