基于WIFI的监护护理床无线控制器设计与实现

摘要

由于计算机技术、通信技术和电子技术的飞速发展，医疗设备可靠性和准确性不断提高，使得无线通信技术在国内外医疗市场得到了广泛的应用，无线医疗设备应用迅猛增长。随着社会经济的迅速发展，人民生活水平不断提高，人口寿命不断延长，城市人口正逐步进入老龄化，这对社会医疗服务体系提出了更高的要求。目前家庭对老年人的照顾日趋减弱，空巢家庭成为当今社会的一种趋势，老年人自我照顾能力减弱。因此对无法自理的老年人和老弱病残患者需要选用合理的护理方式。国内所用的护理床主要以手动性的机械控制为主，技术含量不高，控制方式单一，无法满足各种使用者对护理床的需求。
　　为减轻医护人员患者家属的劳动强度和护理负担，提高重症患者的自护理能力，本文设计了一套基于wifi技术的多功能监护床无线控制器的方案。采用wifi技术使监护床方便快速的通过热点连接到无线网络，在无线网络环境中，通过基于android系统的手持终端实现远程控制。该控制系统选用意法半导体STM32F103VET6作为中央处理器，实现了监护床各床板角位移的实时采集;对外界过流、位姿变化异常等的实时报警和对监护床自动和手动位姿变化的控制。在手持终端控制软件方面，基于android系统进行界面开发，实现良好的人机交互。监护床通过手持终端设定各运动模块运动时间运动角度和间歇时间等参数活动身体或是调节床板到合适角度用于休息。从而真正实现护理自动化，智能化。
　　根据设计方案，设计搭建了硬件测试平台，提出了完整的测试方案，完成了对监护床控制终端的通信测试和在实际情况下，中央控制器对监护床位姿变化控制的测试。测试结果表明，基于wifi技术的监护床无线控制系统在无线路由覆盖的范围内，数据丢包率不大于0.12％，传输半径不低于70米。监护床各床板能实时响应用户命令，可同时控制的运动单元数达3个，角度精度为1度，时间精度为0.1秒。从而实现了网络的通信和多功能监护床的实时控制，具有重要的理论研究意义和实用价值。

目录

声明

学位论文主要创新点

摘要

第一章 引言

1．1 课题研究的背景

1．2 课题研究的国内外发展现状

1．3 课题研究的目的及意义

1．4 本论文研究的主要内容

第二章 多功能监护床无线控制器的总体设计

2．1 监护床机械结构和传动系统研究

2．1．1 监护床机械结构

2．1．2 监护床传动系统

2．2 控制系统性能指标

2．2．1 安全性能要求

2．2．2 受控终端监护床主要参数指标

2．3 监护床无线控制器设计方案的总体框架

2．3．1 受控终端中央微控制器选型

2．3．2 控制器总体功能框图设计

2．4 本章小结

第三章 监护床控制器的硬件设计

3．1 微控制器最小系统的设计

3．1．1 复位电路

3．1．2 时钟电路

3．1．3 电源电路

3．1．4 JTAG接口电路

3．2 UART接口电路

3．3 角度测量电路

3．4 电动拉杆驱动电路

3．5 wifi硬件电路设计

3．5．1 MarveⅡ方案的系统介绍

3．5．2 wifi模块接口电路设计

3．6 本章小结

第四章 监护床控制器的软件设计

4．1 wifi通信协议

4．1．1 wifi组网方式

4．1．2 wifi通信程序设计

4．2 基于Android系统的多功能监护床控制软件

4．2．1 基于Android系统的软件设计的架构平台

4．2．2 控制终端软件开发环境的选择和搭建

4．2．3 手持终端软件的整体设计方案

4．2．4 手持终端软件的设计与实现

4．3 主控制板软件设计

4．3．1 软件环境的搭建

4．3．2 软件设计

4．4 本章小结

第五章 低功耗设计与抗干扰设计

5．1 系统功耗分析与低功耗设计

5．2 抗干扰设计

5．2．1 硬件抗干扰设计

5．2．2 软件抗干扰设计

5．3 本章小结

第六章 系统调试与测试结果分析

6．1 系统硬件电路调试

6．2 软件调试工具和程序调试方法

6．3 无线通信实验

6．4 网络性能测试

6．5 控制板功能的运行情况测试

6．6 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 论文完成的主要工作

7．2 进一步工作展望

参考文献

硕士期间发表论文和参加科研情况

致谢