基于DSP的便携式低功耗无创血糖检测仪系统设计与实现

摘要

糖尿病作为威胁人类健康的四大疾病之一,已成为世界范围内难以治愈的流行疾病。目前有效的治疗方法是频繁检测血糖值,定量注射胰岛素,以维持患者血糖水平正常。研制一种适合家用、方便携带、功耗低、无创伤的血糖检测仪器对预防和控制糖尿病具有重要意义。
　　 本文以人体局部手指作为检测对象,研制了一种基于能量代谢守恒法理论的便携式低功耗无创血糖检测仪系统。系统采用传感器集成器采集到的多路温度、湿度和透射光强信号为输入量,计算出表征人体局部代谢率、动脉血氧饱和度、血流量和脉率等生理量的参数,最后通过各参数与血糖值之间的相关性分析得出人体血糖浓度水平。
　　 仪器采用德州仪器公司生产的型号为TMS320F2812的DSP(数字信号处理器)作为信号控制和处理的主芯片。硬件部分包含电源控制、系统复位、JTAG(联合调试行动组)接口、数模转换、电流控制、按键检测、数据存储、液晶显示、串口通讯和滤波等电路。软件部分采用模块化程序设计,包含初始化程序模块、模数转换模块、数据处理模块、液晶控制模块和串口通信模块等。仪器体积小、操作简单、界面友好、检测精度较高,适合家庭使用和随身携带。
　　 本文完成了仪器样机制作、系统联调和结果对比实验,对仪器的精确度和可靠性进行了验证。结果表明:采用能量代谢守恒法进行无创血糖检测是可行的;利用这种方法研制出的基于DSP的便携式低功耗无创血糖检测仪检测速度快,结果精确度较高,对人体血糖值无创检测有一定的临床价值。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 便携式无创血糖检测仪的研究背景和意义

1.2 无创血糖检测国内外研究现状

1.2.1 非光频谱分析法

1.2.2 光谱分析法

1.3 论文工作与文章结构

1.3.1 论文工作

1.3.2 文章结构

第二章 系统检测原理

2.1 能量代谢守恒法

2.1.1 代谢热整合法数学模型

2.1.2 能量代谢守恒法数学模型

2.2 能量代谢守恒法参数获取算法

2.2.1 人体局部代谢率计算方法

2.2.2 人体局部血流量计算方法

2.2.3 动脉血氧饱和度计算方法

2.2.4 脉率计算方法

2.3 本章小结

第三章 系统硬件设计

3.1 硬件系统总体设计

3.1.1 硬件系统组成

3.1.2 系统主芯片选择

3.2 硬件系统模块设计

3.2.1 电源控制模块

3.2.2 复位模块

3.2.3 JTAG接口模块

3.2.4 模数转换模块

3.2.5 光电控制模块

3.2.6 按键模块

3.2.7 存储模块

3.2.8 液晶显示模块

3.2.9 串口通讯模块

3.3 硬件系统抗干扰设计

3.3.1 模拟滤波电路

3.3.2 刷电路板抗干扰设计

3.4 本章小结

第四章 系统软件设计

4.1 软件系统总体设计

4.2 软件系统模块设计

4.2.1 初始化模块

4.2.2 模数转换模块

4.2.3 数据处理模块

4.2.4 液晶显示模块

4.2.5 串口通讯模块

4.3 本章小结

第五章 系统调试与样机实验

5.1 系统调试

5.1.1 液晶显示检测

5.1.2 ADC模块检测

5.2 样机实验

5.2.1 样机实验设置

5.2.2 实验数据分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 后续工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果