基于小波去噪的微型脉搏波监测仪

论文摘要

现如今,随着人们生活水平的提升,饮食结构的改变,发现越来越多的心血管疾病突发病例,人们开始越来越重视自身健康及保健问题,而脉搏中含有心血管疾病的重要诊断参数,但是忧于大型医院中相关设备庞大、费用昂贵,不利于家庭日常保健使用,所以本文基于脉搏波信号设计了一款体积小、易便携的脉搏波监测设备。本论文完成了基于stm32f103ret6微处理器及嵌入式技术的脉搏波信号监测仪器的总体设计,硬件系统和嵌入式操作系统软件的设计和实现,基于GPRS的无线传输技术将传统的有线模式改变成无线、移动的形式,增加便携性。系统连续采集被测病患数据并可以将数据以txt格式存储、上传。论文对脉搏信号检测的发展史、应用及优缺点进行详细的阐述。针对目前医疗仪器设备的缺陷及不利于大范围推广使用的局限性,系统显示出了较强的市场优势及发展前景,后续章节更详细的论述了系统的硬件和软件各个部分的设计思路及实现方法。基于小波去噪与嵌入式技术的脉搏波监测仪器系统硬件的核心是stm32f103ret6微处理器,以HK-2000B PVDF集成化的脉搏传感器采集人体脉搏波,stm32f103ret6微处理器内部AD转换后,小波去噪方法滤除噪声,通过GPRS无线传输技术可以将存储在SD卡存储器中的数据上传至目标计算机。系统的软件在开发平台μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统基础上,实现μC/GUI图形用户界面、FATFS文件系统在stm32f103ret6控制器上的移植开发,根据不同任务划分出功能模块并编写驱动及应用程序,经过调试测试,系统运行稳定。文中的重点难点是脉搏波信号消噪的编程实现和GPRS无线传输的软硬件实现。本课题研究的基于小波去噪的脉搏波信号监测仪器融合了嵌入式技术、实时操作系统、数字信号处理技术、人机交互等技术。由于日常手机的GPRS技术在医疗监护设备方面应用较少,这是一种新的尝试。本设计有着低成本、体积小、功耗低、操作简单等优点,小巧精致的外型设计易于在医疗监护仪器及社区家庭保健仪器领域大范围推广使用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• CONTENTS
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的研究背景及意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 脉搏信号检测仪器发展历史
• 1.2.2 脉搏信号分析方法研究
• 1.2.3 嵌入式操作系统
• 1.3 论文研究的主要内容及文章安排
• 第二章 脉搏波信号及小波去噪的研究
• 2.1 脉搏波基础理论
• 2.1.1 脉搏波图的特征及生理意义
• 2.1.2 脉搏波形图医学应用及分析方法
• 2.1.3 脉搏波信号的特点
• 2.2 小波变换理论基础
• 2.2.1 小波变换概述
• 2.2.2 多分辨率分析
• 2.3 基于小波变换的脉搏波信号消噪
• 2.3.1 小波变换的Mallat算法
• 2.3.2 脉搏波信号消噪原理
• 2.3.3 脉搏波信号消噪的实现
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统总体设计及硬件实现
• 3.1 系统的总体设计思想
• 3.2 脉搏信号采集模块
• 3.2.1 脉搏传感器概述
• 3.2.2 脉搏传感器的选择
• 3.2.3 脉搏波信号放大电路
• 3.3 核心处理模块及外围设计
• 3.3.1 核心处理器stm32f103ret6电路
• 3.3.2 SWD调试接口
• 3.4 GSM/GPRS模块硬件电路设计
• 3.4.1 SIM900A硬件系统设计
• 3.4.2 SIM900A硬件设计注意事项
• 3.5 TFT液晶显示/触摸屏模块
• 3.5.1 TFTLCD显示模块
• 3.5.2 触摸屏设计
• 3.6 电源、音频及SD卡硬件电路设计
• 3.6.1 电源模块电路设计
• 3.6.2 SD卡部分电路设计
• 3.6.3 音频电路设计
• 3.7 本章小结
• 第四章 系统软件设计及实现
• 4.1 μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统
• 4.1.1 μC/OS-Ⅱ操作系统简介
• 4.1.2 μC/OS-Ⅱ在stm32f103ret6上的移植
• 4.2 μC/GUⅠ嵌入式图形用户界面
• 4.2.1 μC/GUⅠ概述
• 4.2.2 μC/GUⅠ的移植
• 4.2.3 TFTLCD驱动及触摸屏程序
• 4.3 系统软件模块化设计与实现
• 4.3.1 系统初始化
• 4.3.2 脉搏波信号采集程序
• 4.3.3 脉搏信号的小波消噪程序
• 4.3.4 GSM/GPRS无线通讯模块程序
• 4.3.5 波形显示及分析程序
• 4.3.6 SD存储卡驱动程序
• 4.3.7 FATFS文件系统
• 4.4 本章小结
• 第五章 整机运行与测试
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文
• 致谢
• 附录