基于嵌入式系统的足底压力分布检测仪

发布时间：2017-04-13 07:13

  本文关键词：基于嵌入式系统的足底压力分布检测仪，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：人的健康状况可由各项生理参数来反应,而足底压力作为足部的一项生理参数在糖尿病足诊断等方面具有不可替代的参考作用,因此本文设计了一款基于嵌入式系统的足底压力分布检测仪。足底压力分布检测,又称为足底压力测量、足底应力测试等,是一种获取人体足底与其支撑平面之间垂直应力分布的测量技术。自然科学技术日臻完善,使得足底压力分布检测的应用愈加广泛,从医学临床诊断到运动健身、鞋类创新研发,足底压力分布检测的地位举足轻重。本文设计的足底压力分布检测仪,主要包括下位机数据采集装置和上位机数据分析软件。本文详细比较了各种常见压力传感器,选择具有压阻效应的压力传感器,设计了由两块相互独立模块组合而成的采集阵列。运用行列扫描法,对密度为每平方厘米4个采集点的传感器平板进行数据采集。分析了ARM芯片主控方案的可行性,设计硬件电路,分模块介绍各电路原理和功能,讨论硬件电路的抗干扰问题。足底压力数据的采集主要是通过MCU片内集成的iDAC提供可调恒定电流,将压力变化信息转变为采集薄膜电阻率的变化,进而转换成电压信号,传输给主控芯片。在Eclipse IDE集成开发环境中编写下位机应用程序,在VS 2012中编写上位机应用程序,使用SQL Server建立和管理足底压力数据库。调用OpenGL底层图形库,绘制足底压力数据分布图像,对压力数据进行保存,建立图表分析,实现历史数据的查询与修改。最后,对登录账号的管理权限进行了设定,保护被试的个人隐私信息。
【关键词】：足底压力分布 压力传感器 SQL Server 图表分析
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212;R318.0
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-14
• 1.1 课题背景及研究意义11-12
• 1.2 国内外研究12-13
• 1.2.1 国外研究现状12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 全文的研究内容和结构安排13-14
• 第二章 足底压力数据采集传感器的设计14-22
• 2.1 常见压力传感器14-17
• 2.1.1 电感式压力传感器14-15
• 2.1.2 电容式压力传感器15-16
• 2.1.3 压阻式压力传感器16
• 2.1.4 压电式压力传感器16-17
• 2.2 压阻材料背景知识17-19
• 2.2.1 压阻效应17
• 2.2.2 压阻系数17-18
• 2.2.3 压阻材料介绍18-19
• 2.3 足底压力数据采集传感器设计19-21
• 2.3.1 采集单元工作原理19
• 2.3.2 足底压力传感采集板19-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 足底压力分布检测仪的硬件电路设计22-41
• 3.1 系统的总体硬件设计方案比较22-25
• 3.1.1 单片机实现方案22-23
• 3.1.2 FPGA控制设计方案23-24
• 3.1.3 ARM实现方案24-25
• 3.2 主控芯片介绍25-28
• 3.3 电源电路的设计28-30
• 3.3.1 正电源电路设计28-29
• 3.3.2 负电源电路设计29-30
• 3.4 通信接.电路设计30-32
• 3.5 片上调试电路32-33
• 3.6 模拟/数字转换33-35
• 3.7 采样控制电路35-38
• 3.7.1 恒流源电路35-36
• 3.7.2 信号采集选通电路36-37
• 3.7.3 阻抗变换电路37-38
• 3.8 扩展功能电路38-39
• 3.9 硬件电路的抗干扰设计39-40
• 3.10 本章小结40-41
• 第四章 系统的软件设计与实现41-63
• 4.1 下位机程序设计41-44
• 4.1.1 下位机开发工具和编程模型41-42
• 4.1.2 设计流程和初始化配置42-44
• 4.2 采样控制模块化设计44-45
• 4.3 上位机软件的设计与实现45-62
• 4.3.1 SQL Server2012数据库45
• 4.3.2 Microsoft Visual Studio开发环境45-46
• 4.3.3 人员信息的管理46-51
• 4.3.4 足底压力数据绘图51-57
• 4.3.5 足底压力数据的图表57-60
• 4.3.6 压力数据的历史信息管理60-61
• 4.3.7 上位机软件系统设置61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 系统测试结果63-71
• 5.1 足底压力数据的校准63-65
• 5.1.1 采集单元的测定与分析63-65
• 5.2 足底压力分布的数据处理65-70
• 5.2.1 采样数据绘图65-67
• 5.2.2 采样数据分析67-69
• 5.2.3 采样数据查询69-70
• 5.3 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 总结71
• 6.2 展望71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-77
• 附录77-81
• 攻读硕士期间取得的成果81-82

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