基于Zigbee的人体传感网的设计与实现

论文摘要

一直以来,传统的医疗监护方式都是被监护人在医院接受医生和护士的监护,但这种方式不仅占用了有限的医疗资源,设备之间复杂的连线给病人和医院也带来了诸多不便。另外,中国现在老龄化现象加剧,如何能让老年人更及时、方便的就医,尽可能地享受到更多的医疗资源,甚至在家中就能享受完善的医疗服务,这些都成为了社会和医疗领域共同关注的焦点。为了解决这些问题,以无线通信结合人体传感器进行监护的技术应运而生,并成为了当前研究的热点。本文所完成的主要工作如下：（1）首先对Zigbee无线通信技术进行介绍,并与其它主流无线技术进行比较,论证了Zigbee技术用于无线远程医疗监控的可行性。（2）搭建了一个基于Zigbee技术的无线人体传感网络,并在此基础上设计了一个无线监测人体健康情况的实验系统。利用脉搏和体温生理传感器作为子结点,再结合主监护结点构建一个可扩展的无线传感器网络体系结构,并采用基于Zigbee标准的无线射频芯片CC2430来完成数据的采集和传输。（3）设计中不仅对系统的整体架构做出详细的阐述,还对系统工作时出现的问题也进行了优化的处理。在硬件电路的设计上遵循简单合理、节省芯片I/O资源和抗干扰性强的原则,不仅节约了成本,而且提高了数据采集的准确度。在主结点用相应软件实时显示接收到的数据。（4）在使用传感器采集数据的算法设计上,严格按照传感器的时序协议,并采用数字滤波器对采集到的脉搏数据进行处理,进一步降低了噪声和电源干扰的影响。串口调试助手用Visual C++6.0编写,并植入虚拟示波器类,能够更直观的观测实时接收的数据,使监控软件功能更为完善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景与现状
• 1.3 论文的主要内容和章节结构
• 第2章 Zigbee技术介绍
• 2.1 Zigbee技术简介
• 2.2 Zigbee与IEEE802.15.4的联系与区别
• 2.3 Zigbee协议栈结构
• 2.3.1 协议栈物理层
• 2.3.2 协议栈MAC层
• 2.3.3 协议栈网络层
• 2.3.4 协议栈应用层
• 2.4 Zigbee与其它无线通线通信技术比较
• 第三章 系统的硬件设计
• 3.1 无线射频芯片CC2430介绍
• 3.2 监护主节点硬件设计
• 3.2.1 串行口工作原理简介
• 3.2.2 主结点电路设计图
• 3.3 脉搏采集子结点硬件设计
• 3.3.1 脉搏传感器介绍
• 3.3.2 设计中施密特触发器的应用
• 3.3.3 脉搏采集电路设计图
• 3.4 体温采集子结点硬件设计
• 3.4.1 温度传感器DS18B20简介
• 3.4.2 温度采集电路设计图
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 主结点网络建立和显示界面设计
• 4.1.1 协议栈植入到编译软件
• 4.1.2 Zigbee网络的建立
• 4.1.3 植入虚拟示波器类
• 4.2 脉搏信号的采集与处理
• 4.2.1 脉搏采集算法的设计
• 4.2.2 CC2430相关寄存器设置
• 4.2.3 低通滤波器设计
• 4.3 温度数据的采集
• 4.3.1 DS18820工作原理
• 4.3.2 DS18820时序协议
• 4.4 实验结果
• 第五章 结束语
• 5.1 论文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢