基于ARM的远程家庭监护智能终端系统的研制

摘要

本文研制了一种基于社区和家庭，以家庭为核心的“家庭——社区医院——中心医院”的三层体系结构的远程家庭监护系统。该系统主要包括家庭端的远程家庭监护智能终端和远端的医院监护中心两部分，其中，家庭端的远程家庭监护智能终端的软硬件实现是本文的重点和关键。 给出了远程家庭监护智能终端的硬件结构和软件体系的总体设计方案。远程家庭监护的硬件平台，以Philips的ARM内核的32位嵌入式微处理器LPC2214为控制核心，外围扩展蓝牙模块、ISP1160 USB主机模块、10M以太网通信模块、CF卡存储模块和液晶显示模块等模块实现。对各硬件模块的设计实现做了详尽的论述。在硬件平台的基础上，移植嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ，按照操作系统、中间件程序和应用程序的分层软件体系结构，设计实现了远程家庭监护智能终端的软件，使得软件更易维护和升级。 对家庭监护终端的软件实现进行了详细的论述。设计实现了各硬件模块的驱动程序、通信协议和应用程序。整个应用程序按功能划分为9个任务，由操作系统内核进行调度，提高了系统的可靠性和实时性。应用程序实现了友好的人机界面和生理信号的自动分析功能。重点研究了ECG信号自动分析诊断算法，应用自适应模板法，实现了疾病自动分析诊断功能，能够实现10种常见心律异常的自动分析诊断。 远程家庭监护智能终端系统可实现对病人心电、血压、血糖、体温、呼吸率和血氧饱和度等参数的实时远程监护，可根据病人的情况定制要监护的参数，具有良好的可扩展性和灵活性。远程家庭监护终端，通过蓝牙模块以无线方式采集病人的心电和体温参数，通过USB主机下行口连接其他生理参数模块采集血压等参数。所采集的参数经终端分析处理后，可在液晶上显示生理参数值及结果，并可通过局域网传送到监护中心服务器，供社区医院监护医生分析诊断。在病人出现生理异常时，家庭监护智能终端能够给出初步诊断结果并发出报警。监护服务器收到报警后提醒监护医生给出诊断结果，并将诊断结果反馈到家庭监护终端显示，使病人能够得到及时救治。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

第一章绪论

1.1课题背景

1.2远程家庭监护概述

1.3基于社区的远程家庭监护的发展

1.4远程家庭监护的研究现状

1.5本课题的研究内容及特点

1.6本章小结

第二章远程家庭监护智能终端系统整体设计

2.1远程家庭监护智能终端系统设计目标

2.2传统远程监护系统的实现方案

2.3远程家庭监护智能终端系统整体设计

2.4远程家庭监护智能终端整体设计

2.4.1硬件整体方案设计

2.4.2系统软件体系设计

2.5本章小结

第三章远程家庭监护智能终端硬件设计

3.1主控制器的选择

3.2 LPC2214简介

3.3远程家庭监护智能终端硬件实现

3.4智能终端硬件扩展模块

3.4.1电源模块设计

3.4.2复位电路设计

3.4.3存储器模块设计

3.4.4 Bluetooth模块设计

3.4.5 RS-232模块和USB主机模块设计

3.4.6以太网接口模块设计

3.4.7人机接口模块设计

3.4.8时钟电路等其他电路

3.5本章小结

第四章远程家庭监护智能终端软件设计

4.1嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ

4.1.1嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ简介

4.1.2 μC/OS-Ⅱ内核结构

4.1.3 μC/OS-Ⅱ任务管理与任务之间的通信

4.2软件开发环境ADS1.2介绍

4.3嵌入式操作系统的移植

4.4远程家庭监护智能终端软件整体设计

4.5中间件层软件设计

4.5.1 Bluetooth模块驱动程序设计

4.5.2 USB主机接口驱动程序设计

4.5.3以太网接口驱动设计及TCP/IP协议

4.5.4液晶模块T6963C驱动设计

4.5.5 CF卡驱动设计

4.6应用程序层软件设计

4.7信号处理软件设计

4.7.1信号预处理

4.7.2 QRS波群检测

4.7.3 P波和T波检测

4.7.4特征参数计算

4.7.5心律失常自动分析

4.8本章小结

第五章社区医院监护服务器软件设计

5.1社区医院服务器功能

5.2社区医院监护服务器软件实现

5.3监护服务器软件界面

5.4本章小结

第六章系统测试及分析

6.1家庭终端系统功能测试

6.2信号分析处理有效性测试

6.3家庭监护智能终端系统调试心得

6.4本章小结

第七章总结与展望

7.1总结

7.2展望

附录

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录