基于ZigBee可穿戴传感器的医疗监护系统

摘要

随着社会的发展和人们生活质量的提高，人们日益关注自身的健康状况。相应地，对医疗服务的要求也随之提高，已经不再满足于传统观固定、单一的诊疗模式。但目前，医疗监护系统仍是基于传统的有线方式，布线繁杂、体积笨重，这大大限制了病人和监护人员的活动。同时，众多附于病人身体的设备探棒，会造成病人的紧张情绪和心理负担，使得检测结果与真实情况存在一定偏差，影响病情的准确诊断。
　　传感器技术、无线通信技术、MEMS技术等技术的飞速发展，无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)随之应运而出。作为无线传感器网络的无线传输的载体，新兴的ZigBee无线通信技术广泛地应用于工业、农业、军事等领域，同时也会医疗监护提供了全新的解决方案。
　　针对传统医疗监护系统存在的缺点，本文提出了基于ZigBee可穿戴传感器的医疗监护系统的设计方案。该方案着眼于医疗设备的微型化和医疗监护的无线化。系统由无线终端节点、网络协调器和上位机三部分组成。在病区，无线终端节点利用各种医疗传感器采集病人生理参数，数据通过ZigBee无线网络至网络协调器，网络协调器对数据进行进一步的处理。在监护中心，网络协调器通过串口与上位机通信，将接收的数据传输至上位机。最终使整个系统实现病人生理参数的采集、处理、传输、存储和显示。实验结果表明，基于ZigBee可穿戴传感器的医疗监护系统满足设计要求并能实现既定功能。它具备微型化（可穿戴）、无线化、多功能、易扩展等优点，对医疗监护和医疗设备的发展具有一定的参考意义和应用价值。

目录

声明

摘要

1 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 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 论文研究内容

1．4 论文结构安排

2 无线传感器网络与ZigBee技术

2．1 无线传感器网络概述

2．1．1 传感器网络结构

2．1．2 传感器节点结构

2．1．3 传感器网络特点

2．2 常见无线通信技术

2．3 ZigBee通信标准

2．3．1 ZigBee技术概述

2．3．2 ZigBee网络结构

2．3．3 ZigBee协议栈

2．3．4 ZigBee应用前景

2．4 本章小结

3 系统总体设计

3．1 系统需求分析

3．2 系统设计要求

3．3 系统方案

3．3．1 体温采集方案

3．3．2 脉搏采集方案

3．3．3 血氧采集方案

3．3．4 血压采集方案

3．3．5 无线解决方案

3．4 本章小结

4 系统硬件设计

4．1 无线终端节点

4．1．1 数据采集模块

4．1．2 数据处理模块

4．1．3 无线收发模块

4．1．4 电源模块

4．2 网络协调器

4．2．1 MSP430控制器

4．2．2 无线通信模块

4．2．3 串口通信模块

4．2．4 JTAG调试模块

4．3 本章小结

5 系统软件设计

5．1 软件开发平台

5．2 ZigBee协议栈Z-Stack

5．2．1 Z-Stack架构

5．2．2 Z-Stack运行机制

5．3 数据采集程序

5．3．1 体温采集程序

5．3．2 脉搏采集程序

5．4 无线通信程序

5．5 串口通信程序

5．6 本章小结

6 系统测试与分析

6．1 数据采集模块测试与分析

6．1．1 模块测试

6．1．2 结果分析

6．2 节点网络通信测试与分析

6．2．1 组网测试

6．2．2 串口测试

6．2．3 结果分析

6．3 本章小结

7 总结与展望

7．1 论文总结

7．2 展望

致谢

参考文献

作者简介及读研期间主要科研成果