防化兵实训中生理信号动态监测

发布时间：2017-07-06 12:02

  本文关键词：防化兵实训中生理信号动态监测

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【摘要】：防化兵在训练过程中,会出现运动量过强或运动量不足等情况,不仅不能达到操练的目的,甚至还会危害身体。体温、血氧饱和度和呼吸率是衡量人体生命体征最基本的生理参数指标,通过对这三个生理信号的动态实时监测能够帮助了解士兵的训练强度,从而对防化兵的训练状况进行评估和分析。本文通过对防化兵的防毒面具进行改造,在防毒面具上安装了生理信号检测装置,实现对人体体温、血氧饱和度和呼吸率的采集,并将体温、血氧饱和度和呼吸信号通过无线通信模块传输给上位机做进一步的分析和处理,对防化兵的运动量和运动强度进行实时监控。将生物医学传感器直接安装在防毒面具上,这样无需携带其他生理信号检测仪器即可实现对生理信号的检测,既能缩短防化兵行动前的准备工作,也不会影响防化兵的实训活动。系统硬件以MSP430单片机为核心,包括体温检测模块、血氧检测模块、呼吸检测模块、电源模块和无线通信模块等。体温检测采用了NTC热敏电阻温度传感器;血氧检测使用了耳夹式血氧探头,动态检测人体血氧饱和度;在呼吸率检测方面,没有使用传统的在测试者胸前安装多个电极的生物阻抗式测量方法,而是在防毒面具的进气口安装最新一代MEMS传感器芯片的气体流量传感器检测人体呼吸率,充分考虑了士兵方便度和舒适度问题。在软件设计方面本文通过单片机软件编程实现体温值和呼吸率的计算,使用LabVIEW上位机软件实现了血氧饱和度的计算。本系统还设计了基于nRF905无线传输模块,实现了与上位机的无线通信,并通过上位机LabVIEW软件设计人性化监控界面,实现了对体温、血氧饱和度和呼吸的实时监测。最后通过实验表明,系统能够稳定、可靠地对防化兵的体温、血氧饱和度和呼吸率进行实时监测,达到了预期设计目的。
【关键词】：可穿戴技术 体温 血氧饱和度 呼吸率 LabVIEW
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R82;TN911.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 论文的主要研究内容12-14
• 第二章 人体生理信号特点及其检测原理14-22
• 2.1 生理信号特点14
• 2.2 体温检测14-15
• 2.3 血氧饱和度检测15-20
• 2.4 呼吸检测20-22
• 第三章 生理信号动态监测系统总体结构22-26
• 3.1 生理信号监测系统的组成22-23
• 3.2 微处理器单元电路23-24
• 3.3 电源模块24-26
• 3.3.1 单片机供电电路24-25
• 3.3.2 气体流量传感器供电电路25-26
• 第四章 系统硬件设计26-36
• 4.1 体温检测模块26-27
• 4.2 血氧检测模块27-31
• 4.2.1 血氧检测模块结构框图27
• 4.2.2 血氧探头原理及其驱动电路27-29
• 4.2.3 I-V转换电路29
• 4.2.4 低通滤波电路29-31
• 4.3 呼吸检测模块31-32
• 4.3.1 winsen/F1031气体流量传感器31-32
• 4.3.2 衰减电路32
• 4.4 串口通信电路32-33
• 4.6 无线通信模块33-36
• 4.6.1 n RF905工作模式34
• 4.6.2 MSP430 与 n RF905 的接口设计34-36
• 第五章 系统软件设计36-49
• 5.1 软件设计总体框架36-37
• 5.2 呼吸频率的计算37-39
• 5.3 无线通信模块软件设计39-43
• 5.3.1 通信协议的设计40
• 5.3.2 n RF905寄存器配置40-41
• 5.3.3 无线收发程序软件设计41-43
• 5.4 上位机软件设计43-46
• 5.4.1 Lab VIEW简介44
• 5.4.2 Lab VIEW实现串口通信设计44-46
• 5.5 血氧信号的软件处理46-49
• 5.5.1 红光红外光分离46-47
• 5.5.2 红光红外光最值提取47-49
• 第六章 生理信号采集系统测试与分析49-55
• 6.1 体温检测结果与分析49-51
• 6.2 血氧检测结果与分析51-52
• 6.3 呼吸检测结果与分析52-55
• 第七章 总结与展望55-56
• 参考 文献56-59
• 致谢59-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参与的项目60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 焦纯;卢虹冰;王舒宜;周智明;张国鹏;常小红;;基于MSP430的便携式运动量及生理参数监测仪设计[J];电子产品世界;2009年12期

2 吕敏;陈仁文;董菁;;基于MSP430单片机的低功耗实时无线网络技术[J];科学技术与工程;2012年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 任星怡;生物医学信号模拟器的研究与设计[D];哈尔滨理工大学;2011年

2 杨剑;基于nRF905的无线射频数据采集系统的开发与实现[D];中南大学;2007年

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本文编号：526080