基于ZigBee无线网络的监护系统设计与实现

摘要

近年来，我国的人口老龄化程度逐步加深。心脏病、高血压以及发烧等疾病在老年人群中是比较常见的。这几种疾病分别对应了人体的脉搏、血压和体温这三种生理参数，通过对这三种参数的准确及时的测量，可以对这三种疾病起到一定的预防作用。在传统的医疗监护中，对于这些生理参数的测量大多采用的方法是，医护人员需要定时面对面对患者进行测量，而对于有些相对落后的地区，测量方法还限于手动测量，这不但降低了医护人员的工作效率，对医疗效果也会产生一定影响。
　　随着传感器技术、无线通信技术的发展以及无线传感网络的兴起，它们在医疗领域的应用也越来越深入，基于无线通信技术的传感网络为医疗监护领域带来了新的解决思路。
　　基于低复杂度、便携、低成本、高精度的系统需求，本文提出了一种基于ZigBee无线网络的监护系统。ZigBee技术是近年来应用比较广泛的短距离无线通信技术，ZigBee技术的优点主要有以下几点:复杂度低、功耗低、成本低。该系统通过传感器模块来采集患者的体温、血压、脉搏三种基本生理参数指标，并通过ZigBee无线网络将所采集数据传输到PC端，这样医护人员可以通过可视化界面准确了解患者的现状，从而据此进行进一步的医疗监护。
　　论文介绍了课题的研究背景和研究目的及意义，分析了当前监护系统的现状及无线传感网络的发展应用情况，分别从国内外远程医疗的发展进行了阐述，引出本文所要设计的主题。
　　论文对现代主流的短距离无线通信技术进行了分析和比较，根据系统需求选择ZigBee技术作为本系统的无线通信技术，在此基础上提出了系统的总体方案，选择网状网络拓扑结构搭建ZigBee无线网络。在硬件部分，确定了基于射频收发芯片CC2530的节点方案，终端节点中的传感器分别选择DS18B20传感器、MPX2100传感器以及AD8232传感器，该部分的主控芯片选择的是STM32F103芯片，该芯片的主要特点是功耗比较低，存储空间也足够，这符合系统的设计要求;软件部分，开发平台选择IAREmbeddedWorkbench，组建了ZigBee无线传感网络，实现了硬件电路以及协议栈的初始化，并且通过串口进行硬件与软件之间的数据传输通信，实现了数据远程传输;监控中心的PC端的上位机使数据可视化显示。
　　最后论文对该监护系统进行调试和运行，通过所得结果得出本系统对体温、血压和脉搏测量的精确度总体上达到了系统设计要求，而且系统待机时长可以达到几个月。同时也对该系统所存在的问题进行了总结，并且对本系统将来可能做出改进和扩展的地方进行了展望。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外无线医疗的发展及现状

1．2．2 国内无线医疗的发展及现状

1．3 论文主要研究内容和结构

第2章 系统设计相关技术分析

2．1 短距离通信技术对比

2．2 ZigBee网络拓扑结构

2．3 ZigBee无线网络协议层

2．4 几种生理参数测量方法

2．5 本章小结

第3章 系统总体方案设计

3．1 系统需求

3．2 系统总体方案设计

3．2．1 数据采集模块设计

3．2．2 无线通信模块设计

3．2．3 上位机设计

3．3 本章小结

第4章 系统硬件部分设计

4．1 数据采集模块的硬件设计

4．1．1 传感器模块设计

4．1．2 主处理器模块设计

4．2 ZigBee无线通信模块设计

4．3 电源模块设计

4．4 本章小结

第5章 系统软件部分设计

5．1 终端节点的软件设计

5．2 路由节点的软件设计

5．3 协调器节点软件设计

5．4 上位机软件设计

5．4．1 上位机软件功能分析

5．4．2 上位机软件设计

5．5 数据库的设计

5．6 本章小结

第6章 系统功能测试与分析

6．1 数据采集模块测试

6．2 ZigBee网络通信测试

6．3 传输距离测试

6．4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果