面向健康物联网的生理信号检测节点的设计

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物联网技术是近年来科技与信息化不断发展的产物,随着该技术的快速发展,其在健康或医疗领域的应用也越来越广泛,并出现了健康物联网的概念。而随着人们生活水平的不断提高,人们对自身的身体健康状况也越来越关注,并希望健康物联网能够在提高和改善人们健康水平方面能够发挥更大的作用。生理信号检测的节点是健康物联网的体系结构中的最前端,其功能是提取和传递生理信号,是健康物联网的重要环节。本课题的目标在于实现面向健康物联网的生理信号检测节点的设计,其功能在于测量心电和呼吸两个常见的生理信号,通过无线传输技术发送生理信号的数据,整个系统需要满足低功耗、低成本和微型化的特点。本文首先学习心电和呼吸的测量原理,并对蓝牙数据传输手段进行了解。在信号的测量手段方面,研究测量领域的先进技术和原理,这些包括过采样技术、滤除窄带信号干扰的自适应相干模板法和数字锁相的基本原理。在滤除窄带干扰方面,根据自适应相干模板法设计了多窄带带阻滤波器。根据数字锁相的算法设计了优化算法。本文把这些技术引入到生理信号的测量中,在满足所需测量精度的基础上,在硬件方面简化了电路的设计,在软件实现方面也具有很高的效率。在呼吸测量中应用了新型的电流源设计方案,具有很高的稳定性。最后,本文以PSoC系列芯片CY8C3665为主控芯片,实现心电和呼吸信号的测量。在无线传输方面以蓝牙为例,实现数据的短距离传输。整套硬件电路中,信号采集的功能都在CY8C3665芯片内部实现,设备体积小、成本低的特点。使用上位机软件对测量数据进行分析,认为该测量电路能够完成心电和呼吸的测量和无线传输,从而完成了生理信号检测节点的设计。
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