【摘要】：藍牙4.0技術自2010年7月由藍牙技術聯(lián)盟(SIG)推出之后,移動醫(yī)療以及可穿戴移動設備一直是人們持續(xù)研究的熱點。將低功耗藍牙4.0技術運用到醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)中,這不僅為患者爭取到更加有利的治療時間,還為人們提供快捷方便的新型智能醫(yī)療系統(tǒng),滿足了人們對智能醫(yī)療的迫切需求。本文針對胎兒心率儀在移動醫(yī)療上的需求,主要研究基于低功耗藍牙4.0協(xié)議的超聲多普勒胎兒心率儀,并將其與智能手機相結合,目的是設計一款利用低功耗藍牙4.0傳輸胎兒心率數據的胎兒心率儀及應用。首先,對超聲多普勒胎兒心率儀進行了硬件部分的分析與研究,分析了采集胎心信號的超聲換能器的結構原理,對胎心信號進行了濾波,選頻放大等預處理操作。為了完成對胎心數據的傳輸,通過對低功耗藍牙芯片CC2540中胎心數據處理協(xié)議進行了分析與設計,使得能夠完成傳輸過程中硬件部分的傳輸準備工作。其次,通過對低功耗藍牙協(xié)議棧的探究,實現(xiàn)了胎心信號采集處理端與Android客戶端應用的藍牙通信與數據傳輸。根據胎心率自定義協(xié)議的需求,對協(xié)議棧規(guī)范中的心率的服務進行了分析與修改,實現(xiàn)了對胎心率的傳輸。客戶端開發(fā)平臺選擇的是小米2S,并在該平臺上完成了軟件程序的設計與開發(fā)。其中胎心數字信號處理采用的是改進的獨立分量分析算法,并移植入程序,實現(xiàn)了對胎心數據的處理。最后,給出了算法的實驗仿真結果與分析,以及應用程序的真機調試結果,實現(xiàn)了低功耗藍牙在胎心設備與手機用戶端應用之間的數據通信。并通過具體的胎心信號處理實例來展示了從采集到最后應用中顯示結果的過程。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH789
【圖文】：

第 2 章 胎兒心率檢測系統(tǒng)的結構設計第 2 章 胎兒心率檢測系統(tǒng)的結構設計統(tǒng)結構設計方案本次設計中，整個系統(tǒng)將通過 Android 智能移動設備與胎兒心電數據采連接，形成一種智能監(jiān)護模式。孕婦使用超聲探頭采集胎心信號，再擬信號發(fā)送到胎心信號處理模塊，經選頻放大，帶通濾波和 A/D 數據過程，將模擬信號轉換為數字信號，在低功耗藍牙芯片 CC2540 內高度的作用下，利用低功耗藍牙 BLE4.0 協(xié)議棧將重要的數字信息傳輸到備上進行顯示，如圖 2.1 所示。

圖 2-1 胎心率檢測系統(tǒng)的結構框架圖檢測系統(tǒng)由信號采集與處理端，低功耗藍牙無線通信端以及 A，如圖 2-2 所示。其中信號采集與處理端分兩部分來完成，信部分完成對胎心信號的采集，信號處理端利用 CC2540 中高度對胎心信號的選頻放大，帶通濾波和 A/D 數據轉換。低功耗用低功耗藍牙協(xié)議完成處理后的胎心數字信號與 Android 手輸。Android 用戶應用端主要是將藍牙通信模塊傳輸來的胎心以及將每次檢測的胎心數據進行保留，更方便孕婦掌握胎兒的

圖 2-3 各種無線數據傳輸協(xié)議對比圖對比圖中我們可以得知，傳統(tǒng)藍牙、802.11 系列、ZigBee 三種無線數，傳統(tǒng)藍牙的傳輸距離是最短的，典型數據傳輸距離為 2-10ma/b/g/n 的傳輸速率是最快的，由上文得知，IEEE 802.11b 最高數據傳輸b/s。經查閱資料，將具體參數的對比的情況統(tǒng)計如表 2-1 所示。表 2-1 短距離無線傳輸協(xié)議比較表名稱 傳統(tǒng)藍牙 低功耗藍牙 ZigBee據傳輸速率 1-3Mb/s 1Mb/s 250kb/s調制方法 直接擴頻 跳頻擴展 跳頻擴展絡拓撲結構 分布式 星狀-總線 星狀，樹形，最大節(jié)點數 8 個 可擴展 254 個連接耗時 3-10s 1.2ms 15ms

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本文編號：2799536