基于ZigBee的人体健康监测系统设计

摘要

随着无线传感器网络与物联网技术的不断发展，人与自然的交互方式也随之发生了改变。人体健康的生理指标监测是物联网技术在智能医疗方面的重要应用之一，通过智能医疗监测设备对病人实时监测，并将数据通过无线网络发送至远程监测平台，让医生可以随时了解被监护病人的病情，或者让家人可以及时了解老人的身体状况。这种健康监测物联网应用模式已成为重要的科学工程，未来医疗监测设备将向家庭化方向发展。
　　本文针对现代社会对健康监测的需求现状，利用ZigBee短距离无线传输技术，并结合GPRS无线技术，研究与开发了一套适用于家庭环境下的人体健康监测系统。本系统能够采集包括温度、脉搏在内的人体生理参数信息，并通过ZigBee无线传感网络传递信息。老年人或患者可以实时地看到自己的生理测试数据。当测试的温度或脉搏数值超过设定的正常健康范围时，系统会向预设的监护人（可以是家属或者医生）发送手机短信进行提示，以便及时对老年人或患者进行诊断和医疗。
　　系统采用模块化设计，整个系统分为数据采集模块、无线收发模块、信息控制终端模块三个部分。并通过实验测试了系统的应用性和智能性。实验结果表明，该系统采集的数据具有较高的准确性和可靠性。主要研究与成果如下：
　　1.研究人体生理指标数据的测量原理，采用MSP430F449芯片作为人体生理信息采集前端的核心单片机，利用数字型温度传感器DS18B20进行温度数据的采集，并采用透射式光电脉搏传感器，设计了脉搏采集电路，根据血液浓度和透光度的变化关系，实现对脉搏的测量。
　　2.研究ZigBee短距离无线传输技术，采用TI公司的CC2530芯片作为组建ZigBee无线传感网的硬件核心，并对ZigBee协议栈进行了分析与研究，对传感器节点进行了软件设计，组建了ZigBee无线传感网，实现了数据的远程传输。
　　3.采用MSP430F149单片机作为信息处理的微处理器，通过对MSP430F149进行软硬件设计，实现了单片机对所采集数据的分析处理，并实时地通过LCD显示出来。
　　4.研究GPRS无线通信技术，使用MSP430F149单片机通过发送AT指令到GPRS模块，实现了报警短信的发送。当所测得老人或患者的人体生理指标数据超出预设的范围时，能够及时地向监护人发送提示短信。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究状况

1.3 本文的主要研究内容

第二章 系统方案设计

2.1 系统功能与组成

2.2 ZigBee、GPRS技术用于人体健康监测的可行性分析

2.3 本章小结

第三章 数据采集模块设计

3.1 主控芯片的选择

3.2 体温测量模块

3.3 脉搏测量模块

3.4 本章小结

第四章 无线收发模块设计

4.1 无线收发模块的选择

4.2 ZigBee协议栈

4.3 ZigBee组网与节点的软件设计

4.4 本章小结

第五章 信息控制终端模块设计

5.1 微处理器模块

5.2 GPRS模块

5.3 本章小结

第六章 系统测试

6.1 系统实现

6.2 体温、脉搏测试结果分析

6.3 传输距离测试及GPRS通信测试

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

[参考文献]

附录

致谢