便携式运动员心血管功能检测系统的设计与开发

便携式运动员心血管功能检测系统的设计与开发

论文摘要

如何按照运动员个人生理情况安排训练计划、如何更有效地进行日常训练是教练员、运动员、队医们非常关注的问题。心血管功能对于运动员来说至关重要,而心血管血流参数是反映运动员的生理机能和心血管状态的重要生理学指标。目前,在运动员训练期间,对心血管状态的了解仅靠实验室检查,缺乏快捷、实时、现场的检测手段,因此会错过很多的关键生理状态、生理过程的评价,直接影响到对训练的监控以及运动成绩的提高。本课题的目的就是在原有的研究基础上,开发出便携的、能够在运动场地实时检测心血管功能的检测仪器,帮助教练员、队医随时随地观察运动员的心血管功能状态,了解运动员对训练计划的适应能力、心脏储备能力和恢复情况,为运动员选材、科学训练提供客观依据,因此具有非常重要的应用价值。本文利用了现代嵌入式系统发展的近期成果,围绕嵌入式系统在血流动力学检测领域中的实际应用展开了讨论。在整体结构上,处理器采用基于ARM920T内核的S3C2410A高速应用处理器,操作系统采用Windows CE实时嵌入式操作系统。本文首先详细讨论了检测系统的硬件设计。整个硬件体系包括一个以处理器为核心、SDRAM和NAND Flash作为存储设备的最小系统,采用了适合便携式应用的电源管理,集成了各种外设,如显示器接口、以太网接口、USB接口、串口、SD/MMC接口等,同时针对脉搏波特点设计了模拟信号放大、滤波电路。接下来详细讨论了Windows CE操作系统的移植与定制,具体介绍了BootLoader、BSP以及驱动程序的移植,然后利用Platform Builder定制发布版本的Windows CE操作系统镜像文件。最后,介绍了针对系统的功能需求设计的应用支持软件。针对以往检测中存在的一些问题,如检测自动化程度低、检测结果不够直观简单等,本文都提出了相应的改善方法。应用软件采用MFC+Win32的方式,在Embedded Visual C++集成环境中开发。论文最后对全文作了总结,提出了现有系统的不足并对其应用作了进一步展望。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第1 章绪论
  • 1.1 课题研究的意义
  • 1.2 国内外发展及应用现状
  • 1.3 系统实现方法分析
  • 1.4 论文的主要研究内容
  • 1.5 论文各章节安排
  • 第2 章脉搏波检测血流参数的原理和方法
  • 2.1 脉搏波的产生及研究意义
  • 2.2 利用脉搏波获取血流动力学参数的方法
  • 2.2.1 心血管系统生理参数模型
  • 2.2.2 心血管血流参数的计算
  • 2.3 本章小结
  • 第3 章嵌入式硬件平台的设计与实现
  • 3.1 处理器的选择
  • 3.2 系统的总体设计
  • 3.3 系统的硬件设计方案
  • 3.3.1 供电模块
  • 3.3.2 接口模块
  • 3.3.3 存储模块
  • 3.3.4 人机接口
  • 3.3.5 模拟信号检测
  • 3.3.6 总体设计与实现
  • 3.4 本章小结
  • 第4 章操作系统的移植与定制
  • 4.1 嵌入式操作系统的选择
  • 4.2 WINDOWS CE概述
  • 4.2.1 Windows CE简介
  • 4.2.2 Windows CE的结构及开发流程
  • 4.3 BOOT LOADER的开发
  • 4.3.1 Windows CE的启动过程
  • 4.3.2 EBoot启动
  • 4.3.3 直接启动Windows CE
  • 4.4 BSP的移植
  • 4.4.1 OAL的移植
  • 4.4.2 驱动程序的移植
  • 4.5 ADC流接口驱动程序的开发
  • 4.6 系统的定制
  • 4.7 本章小结
  • 第5 章应用支持软件的开发
  • 5.1 开发环境与开发工具的选择
  • 5.2 基于WINDOWS CE应用程序的开发
  • 5.3 数据采集功能的实现
  • 5.4 波形信号的识别与判定
  • 5.4.1 识别与判定方法
  • 5.4.2 识别与判定的实现
  • 5.5 心血管功能评价
  • 5.6 应用程序作为SHELL
  • 5.7 实验检测结果及分析
  • 5.8 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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