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医用嵌入式智能设备的研究与应用

2020-12-02阅读(734)

医用嵌入式智能设备的研究与应用

论文摘要

随着计算机技术与网络技术的发展和普及,以单片机为核心的小型嵌入式设备,已经在工业自动化、办公自动化和楼宇自动化等领域得到了日益广泛的应用。为了实现远程数据采集、远程监控等功能,网络化已成为新一代嵌入式系统发展的一个重要趋势。医院作为社会的重要部门,更应是如此。研究嵌入式系统与Internet的接入方法,具有重要的现实意义和经济价值。本文介绍了目前医院临床吸氧计时的现状,设计开发出基于医用中心供氧系统的自动吸氧计时器,着眼于嵌入式TCP/IP技术在以太网中的应用,并给出了各模块的设计方案。吸氧计时器选用8位单片机STC12C2052,其中吸氧计时信号采集采用红外光电捕捉方式;网络模块采用STC89C516单片机芯片,以太网控制芯片选用Realtek公司10Mbps的RTL8019AS。硬件方面主要涉及单片机、红外收发器件、以及以太网网络接口的设计;软件方面主要是吸氧计时器模块的设计,网卡控制器驱动程序,μC/OS-Ⅱ操作系统的移植和TCP/IP协议设计。考虑到嵌入式系统的资源,本文在详尽的介绍了TCP/IP协议及其报文格式后,对有些TCP/IP协议的功能进行了裁减,使之适应单片机上网的需要。文中给出了系统的工作流程以及TCP/IP各个子模块实现的流程图。详细介绍了在μC/OS-Ⅱ操作系统基础上实现了网络接口设备驱动、链路层协议、ARP协议、ICMP协议、IP协议、UDP协议,在此基础上实现吸氧计时器计时状态,累计计时数据等采用TCP/IP实时远程数据传输。说明基于8位单片机控制的小型嵌入式设备联网是可行的,为将来实现远程数据采集、远程诊断、远程软件升级等提供了依据,做到真正远程医疗。并为将来更多医疗自动化设备网络化的开发提供一个好的平台。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 1 绪论
  • 1.1 医用智能设备概况
  • 1.2 嵌入式系统发展趋势
  • 1.3 嵌入式TCP/IP协议特点
  • 1.4 课题研究内容与意义
  • 1.5 本文的结构安排
  • 2 嵌入式操作系统的移植
  • 2.1 移植平台介绍
  • 2.2 选择μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统的理由
  • 2.3 μC/OS-Ⅱ在STC89C516处理器上的移植
  • 2.3.1 μC/OS-Ⅱ的移植条件
  • 2.3.2 μC/OS-Ⅱ的系统结构及相关部分代码移植
  • 2.4 μC/OS-Ⅱ移植代码的测试
  • 2.5 本章小结
  • 3 嵌入式TOP/IP协议研究
  • 3.1 TCP/IP协议的分层结构
  • 3.2 链路层简介
  • 3.2.1 以太网帧格式的定义
  • 3.2.2 IEEE802.3标准
  • 3.3 TCP/IP协议的封装和分用
  • 3.3.1 封装
  • 3.3.2 分用
  • 3.4 嵌入式TCP/IP协议设计
  • 3.4.1 IP协议的实现
  • 3.4.2 ARP地址解析报文格式及设计
  • 3.4.3 ICMP网际控制报文协议格式及设计
  • 3.4.4 UDP用户数据报协议
  • 3.5 本章小结
  • 4 系统软硬件设计
  • 4.1 硬件设计
  • 4.1.1 吸氧计时器硬件设计
  • 4.1.2 网络监控模块设计
  • 4.2 软件设计
  • 4.2.1 吸氧计时器程序设计
  • 4.2.2 网卡驱动程序设计
  • 4.2.3 网络模块对吸氧计时器多机通信协议设计
  • 4.3 本章小结
  • 结语
  • 参考文献
  • 附录A:攻读硕士期间发表的学术论文
  • 附录B:程序代码
  • 附录C:吸氧计时器PCB图
  • 致谢

    • 相关论文文献

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