發(fā)布時間：2018-08-23 08:26

【摘要】：近年來慢性阻塞性肺疾病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD)等常見肺部疾病的患者人群比例持續(xù)增加,成為威脅人類健康的主要疾病之一。COPD是一種可以預(yù)防和治療的呼吸系統(tǒng)疾病,其明顯特征是持續(xù)存在長時間的氣流受限。肺功能檢查是診斷COPD不可缺少的方法,然而國內(nèi)相關(guān)檢測儀器與國外相比存在較大差距,測量精度和穩(wěn)定性無法保證。因此,研發(fā)一種測量精度和穩(wěn)定性好、操作方便、價格便宜的肺功能儀,實現(xiàn)COPD等相關(guān)肺部疾病的早期篩查和診斷具有重要意義。本文主要圍繞肺功能檢測儀的軟硬件開發(fā)及儀器的測量準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性展開工作,主要內(nèi)容包括如下：1.系統(tǒng)總體方案設(shè)計。從測量精度和穩(wěn)定性好、價格低、操作方便等方面出發(fā),確定傳感器和主控芯片選型,設(shè)計出精度高、穩(wěn)定性好的流量計,并設(shè)計上下位機(jī)通信協(xié)議,數(shù)據(jù)管理方案,以及交互界面方案。2.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計。系統(tǒng)選擇STM32單片機(jī)作為主控芯片。為保證測量精度和準(zhǔn)確性,采用雙差壓傳感器構(gòu)建呼氣信號采集模塊。由于單片機(jī)自帶的12位A/D轉(zhuǎn)換不能滿足系統(tǒng)要求,因此增加了差壓信號A/D轉(zhuǎn)換模塊。通過溫濕度和大氣壓檢測模塊來降低環(huán)境因素對測量精度的影響。本系統(tǒng)所需主要電壓為3.3V和5V,從安全和穩(wěn)定性角度選擇穩(wěn)壓芯片WRB1205S-1WR2和AMS1117設(shè)計電源模塊。3.系統(tǒng)軟件設(shè)計。軟件設(shè)計主要包括下位機(jī)采集軟件設(shè)計和上位機(jī)軟件設(shè)計。上下位機(jī)通信采用串口RS232進(jìn)行。通過制定上下位機(jī)通信協(xié)議,完成下位機(jī)采集軟件的設(shè)計。上位機(jī)軟件主要包括標(biāo)定與測量模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊、以及用戶交互模塊。同時為了引導(dǎo)測試者更好的測試,增加了測量動畫指導(dǎo)模塊。4.系統(tǒng)穩(wěn)定性研究。通過統(tǒng)計分析儀器定標(biāo)容積隨時間的變化趨勢,對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行驗證。
[Abstract]:In recent years, the proportion of patients with common pulmonary diseases, such as chronic obstructive pulmonary disease (Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD), has been increasing, which has become one of the main diseases threatening human health. Its obvious characteristic is that there is a long-term airflow limitation. Pulmonary function examination is an indispensable method for the diagnosis of COPD. However, there is a big gap between the domestic and foreign instruments, and the accuracy and stability of the measurement cannot be guaranteed. Therefore, it is of great significance to develop a kind of pulmonary function instrument with good measurement accuracy and stability, convenient operation and cheap price, and to realize the early screening and diagnosis of COPD and other related pulmonary diseases. This paper focuses on the development of the hardware and software of the lung function detector and the accuracy and stability of the instrument. The main contents are as follows: 1. System overall scheme design. Starting from the aspects of good measuring precision and stability, low price and convenient operation, the selection of sensor and master control chip is determined, the flow meter with high precision and good stability is designed, and the communication protocol and data management scheme of upper and lower computer are designed. And interactive interface scheme. System hardware circuit design. The system chooses STM32 microcontroller as the main control chip. In order to ensure the accuracy and accuracy of the measurement, the dual differential pressure sensor is used to construct the expiratory signal acquisition module. Because the 12 bit A / D conversion of single chip microcomputer can not meet the requirement of the system, the differential pressure signal A / D conversion module is added. The influence of environmental factors on measurement accuracy is reduced by temperature, humidity and atmospheric pressure detection module. The main voltages of this system are 3.3V and 5V. From the point of view of safety and stability, the power supply module of WRB1205S-1WR2 and AMS1117 is selected. System software design. The software design mainly includes the acquisition software design of the lower computer and the software design of the upper computer. The communication between upper and lower computer is carried out by serial port RS232. By establishing the communication protocol of the upper and lower computers, the design of the acquisition software of the lower computer is completed. The software includes calibration and measurement module, database management module and user interaction module. At the same time, in order to guide the tester to better test, the measurement animation guidance module. 4. Study on system stability. The stability of the system is verified by statistical analysis of the change trend of calibration volume with time.
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH776

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本文編號：2198484