基于TCP/IP协议的动静脉脉冲系统的设计与实现

论文摘要

20世纪60年代前后,深静脉血栓（DVT）的形成被视为少见病,自80年代以来,随着国内外血管外科专业的迅速发展,多种诊疗技术的推广应用,DVT的检出率逐渐增多,成为周围血管疾病中的常见病。DVT发生率很高而且症状严重,其并发症肺血栓栓塞症（PTE）病情凶险,危及患者生命。DVT常发生在手术以后,不易诊断,因此预防大于治疗。药物（如低分子肝素,阿司匹林等）预防治疗措施在国内外已经广为应用,但效果不佳。安全有效的机械性预防治疗措施逐渐受到人们的青睐并成为研究与应用的热点。本文设计并实现了基于TCP/IP协议的动静脉脉冲系统。该系统由单片机AT89S53作为主控芯片,包括交互模块、存储模块、电源模块、驱动模块、数据采集模块和网络通信模块,并配以气体压缩机、储气罐、橡胶管等气路连接器件。该系统通过对足底动静脉间歇加压来模仿人行走时腿部血液循环的生理作用,实现了对DVT的预防和治疗。动静脉脉冲系统的类似产品在很多国家已经作为病人的一种康复医疗设备安装到每一张病床,其网络监护已经被越来越广泛地应用,相应产品国内尚无。为了顺应这种趋势,在设计的动静脉脉冲系统上集成了网络模块。通过该模块,监护人员可以在监护室方便地了解各台仪器运行的情况,代替了监护人员每个病房依次检查的繁琐程序,减少了人力浪费,也减少了对病人正常休息的打搅。本文首先分析了静脉血流的特点,对DVT形成的生理病理,诊断治疗以及预防措施进行了研究,根据其典型生理值和临床经验值,给出了动静脉脉冲系统的各项参数。根据各项参数完成了动静脉脉冲系统的整体设计,并详细介绍了该系统的硬件电路设计和软件设计。其次,为了便于该动静脉脉冲系统接入医院局域网或者实现家庭远程医疗控制,本系统设计了网络模块。本文简单介绍了TCP/IP协议,并根据传输数据的特点对TCP/IP协议进行了裁减。详细介绍了单片机STC89C58RD+控制RTL8019AS网卡芯片和以太网连接的软硬件的设计与实现。最后,本文对基于TCP/IP协议的动静脉脉冲系统进行了试验,实现了预防和治疗DVT的功能,并实现了接入网络的功能,验证了系统的可行性。

论文目录

• 目录
• CONTENTS
• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词注释表
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 课题来源
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 病理生理研究
• 2.1 深静脉血栓的病理及治疗
• 2.1.1 关于静脉血的几个概念
• 2.1.1.1 容量血管
• 2.1.1.2 静脉的可扩张性与塌陷
• 2.1.1.3 血流量和血流速度
• 2.1.2 深静脉血栓的病理及临床表现
• 2.1.3 深静脉血栓的诊断
• 2.1.4 深静脉血栓的治疗
• 2.1.5 深静脉血栓的后遗症
• 2.1.6 深静脉血栓的预防
• 2.2 动静脉脉冲系统的原理
• 2.2.1 足底静脉丛理论
• 2.2.2 模仿负重原理
• 2.2.3 动静脉脉冲系统治疗机制
• 2.3 动静脉脉冲系统的生理参数
• 2.4 本章小结
• 第三章 动静脉脉冲系统的设计
• 3.1 动静脉脉冲系统要实现的功能
• 3.2 动静脉脉冲系统的硬件设计
• 3.2.1 系统的整体设计方案
• 3.2.2 各模块介绍
• 3.2.2.1 MCU
• 3.2.2.2 交互模块
• 3.2.2.3 存储模块
• 3.2.2.4 电源模块
• 3.2.2.5 驱动模块
• 3.2.2.6 数据采集模块
• 3.2.2.7 网络通信模块
• 3.3 系统的软件实现
• 3.3.1 Keil编译器
• 3.3.2 主程序设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 网络通信模块的设计与实现
• 4.1 网络通信模块的硬件设计
• 4.1.1 网络通信整体设计
• 4.1.2 网络通信模块的硬件选型
• 4.1.2.1 MCU
• 4.1.2.2 网卡芯片RTL8019AS
• 4.1.2.3 62256外部数据存储器和锁存器74HC373
• 4.1.2.4 网卡隔离器0034
• 4.1.3 网络通信模块的硬件电路设计
• 4.2 TCP/IP协议
• 4.2.1 TCP/IP协议栈的裁减
• 4.2.2 协议简介及封装
• 4.2.2.1 以太网协议及封装
• 4.2.2.2 ARP协议及封装
• 4.2.2.3 IP协议及封装
• 4.2.2.4 ICMP协议及封装
• 4.2.2.5 UDP协议及封装
• 4.3 网络通信模块的软件设计
• 4.3.1 网卡复位
• 4.3.2 网卡驱动程序
• 4.3.2.1 网卡初始化程序
• 4.3.2.2 接收数据程序
• 4.3.2.3 发送数据程序
• 4.3.3 TCP/IP协议的实现
• 4.3.3.1 ARP协议的实现
• 4.3.3.2 IP协议的实现
• 4.3.3.3 ICMP协议的实现
• 4.3.3.4 UDP协议的实现
• 4.3.4 网络模块主程序实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于TCP/IP协议的动静脉脉冲系统的试验
• 5.1 动静脉脉冲系统脉冲压力试验
• 5.2 网络通信模块的试验
• 5.3 基于TCP/IP协议的动静脉脉冲系统的试验
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 附录
• 附录1: 基于TCP/IP协议的动静脉脉冲系统部分程序
• 附录2: 基于TCP/IP协议的动静脉脉冲系统相关图片
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表