可穿戴式多点温度监测系统研究

摘要

乳腺病是一种常见的女性疾病，是危害女性身心健康的主要疾病之一，尤其是乳腺癌，已位居女性癌症发病之首，全世界每年因此死亡的女性达到50多万，新发病例更是达到百万级别。据调查显示:我国近年来女性乳腺癌发病人数也在持续上升，2011年中国女性乳腺癌发病人数达到24.9万，到2015年发病人数达到约32万。乳房对于女性来讲，不仅仅是身体的一部分，也是一种美的体现，更是孕育下一代的重要器官。保护乳房安全已成为当前社会重大公共卫生问题。
　　由于乳腺癌病因至今不清楚，所以目前最有效的措施是进行乳房筛查，然而现在仍有非常多的女性因保守、对乳房疾病的认识不足等主观原因，或工作繁忙、居住环境离医院较远检查不方便等客观因素，没能够按时做乳房自检及筛查、及时的预防和治疗，从而导致的悲剧令人触目惊心。针对这种情况，本文研究设计了一套可穿戴式多点温度监测系统，以MSP430F5529单片机为核心处理器、多路热敏电阻为感知元件、蓝牙为无线传输模块、手机或电脑PC端为显示装置，用于对乳房表面温度实时监控，帮助女性用户进行乳腺癌的自筛查并提供数据参考，使其更加清楚自己的乳房健康状态，方便的进行乳腺疾病的预诊，同时还可以为乳腺癌临床研究提供大量可靠数据。
　　本系统主要由温度采集模块、数据处理模块、无线通信模块以及数据接收模块等组成。温度采集处理模块采用8路热敏电阻及0.1％高精度电阻构成的电桥电路进行温度到电压信号的转换;处理模块采用A/D转换器对模拟信号进行数字转换，通过中位值及算术平均滤波算法提取温度数据;无线通信模块采用蓝牙技术作为无线发送装置;数据接收模块使用VC++进行GUI界面设计。同时，对热敏电阻的非特性进行了研究，标定了热敏电阻温度与阻值对应点，使用MATLAB对热敏电阻的阻温曲线进行了最小二乘法拟合。此外，系统进行了PCB绘图，做出了实际产品，进行了应用测试。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 乳腺癌预防或预测手段研究现状

1．2．2 可穿戴式设备研究现状

1．2．3 人体温度检测技术现状

1．3 本论文主要的研究内容

第2章 系统总体设计及器件选型

2．1 系统总体设计

2．2 系统各模块的设计

2．2．1 温度采集模块的设计

2．2．2 通信模块的设计

2．3 系统器件选型及论证

2．3．1 温度传感器的选择

2．3．2 主芯片的选择

2．3．3 无线通信芯片选择

2．4 本章小结

第3章 系统硬件电路设计

3．1 温度采集模块硬件设计

3．1．1 测温原理分析

3．1．2 温度信号的放大

3．1．3 MSP430单片机相关电路设计

3．2 无线通信模块硬件电路设计

3．3 串口调试模块设计

3．4 本章小结

第4章 系统软件设计

4．1 系统软件的总体设计

4．1．1 软件的时序性

4．1．2 软件的可靠性

4．1．3 软件的可维护性

4．1．4 系统软件设计框图

4．2 开发环境搭建

4．3 测温模块的软件设计

4．4 热敏电阻的线性补偿

4．4．1 热敏电阻特性分析

4．4．2 热敏电阻的标定实验

4．4．3 热敏电阻的非线性拟合

4．4．4 数据处理

4．5 误差分析

4．5．1 A／D转换器参考源误差分析

4．5．2 503ET-3H型热敏电阻误差分析

4．5．3 参考电阻误差分析

4．5．4 ADC转换误差分析□□

4．6 蓝牙模块的软件设计

4．7 上位机模块软件设计

4．7．1 VC++

4．8 本章小结

第5章 系统调试

5．1 系统仿真实验

5．2 系统调试

5．3 上位机界面

5．4 材料清单及功耗计算

5．4．1 材料清单

5．5 功耗计算

5．6 本章小结

总结与展望

总结

展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文