战时生命体征实时监测系统的开发与研制

摘要

在战场上能否尽快地对伤员进行快速处理,决定着能否把染病率和死亡率减少到最低限度.研究发现,如果一名伤员在受伤后的最初一小时内接受及时有效的医疗护理,将大大增加其生存和康复的几率.半导体激光器是近年来国内外发展极为迅速的一种激光装置,将半导体激光器引入到军事医疗诊断和治疗方面,是激光技术的一大重要发展.本论文采用半导体激光器作光源,用激光散射方法监测人体的外周血液循环和血氧饱和度,根据光电容积描记原理研制了战时生命体任实时监测系统.创新工作是研制了我军数字化卫勤保障中单兵生命体征监测系统;独立设计了检测探头和有关信号处理电路.系统的检测探头采用光纤耦合的半导体二极管激光器作光源,环形硅光电池作光探测器,因此使检测探头的体积更小,可以灵活地应用于各种测量部位.系统的电路设计,主要从检测探头、光源以及如何对提取的微弱生物信号进行有效处理等一系列问题着手,完成了包括半导体激光器的驱动电路.光电转换及前级放大电路、滤波陷波电路、放大、平移等一系列电路的设计调试;它的数据采集部份是一个单片机控制系统,主控CPU是ATEML公司的产品AT89C51,外围芯片包括A/D转换器MAX188、RS-232电平转换芯片MAX232、外部数据存储器62256和锁存器74LS373.这一部份只负责对模拟信号的采样和A/D转换,转换的结果通过无线送往PC机进行处理.由于时间关系还没有实现无线数据传输,在实验时使用了串口通信.系统的软件设计,用户界面和数据处理是在PC机中用Visual C++编写的,包括串口通信、用户操作界面、波形显示及数据存储处理等功能.数据是通过标准RS-232串口进行连接传输的.通过对检测信号的理论分析,可以证明生命体征实时监测系统性能良好,生命体征中的动脉脉搏波及血氧检测效果令人满意,基本上达到了预期的实验目的.

目录

文摘

英文文摘

0前言

1系统需求及结构

1.1战时需要

1.2系统结构

1.3系统的进步性

2医学原理

2.1皮肤的光学特性

2.2关于光电容积描记法

2.3脉博波的形成及其临床意义

2.4脉博血氧检测原理

3硬件系统设计

3.1传感器与前置放大模块

3.1.1传感器的设计

3.1.2光源

3.1.3光电接收器

3.1.4电源

3.2模拟信号处理模块

3.2.1模拟信号处理电路的系统结构

3.2.2光电转换及前级放大电路的设计与调试

3.2.3滤直电路的设计

3.3数据采集模块及A/D转换

3.3.1模块结构

3.3.2核心部件AT89C51微处理器简介及在系统中的作用

3.3.3 A/D转换芯片MAX188

3.3.4串口电平转换芯片MAX232

3.3.5外部数据存储器(RAM)62256及锁存器74LS373

3.4用户界面与数据处理模块

4系统功能的实现与算法

4.1 A/D转换的实现算法

4.1.1采样频率的设置

4.1.2采样数目的设置

4.1.3 A/D转换流程

4.2串口通信的买现

4.2.1AT89C51的串口设置

4.2.2 PC机的串口设置

4.2.3通信协议以及通信的完成

4.3波形显示的实现

5程序运行与实验结果

5.1程序的运行调试

5.2实验结果显示

6总结与展望

参考文献

附录

致谢

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