家用型病人生命体征智能监测系统的设计
摘 要近年来，随着经济的发展和科学的进步人们的生活水平不断提高。但是，经济发展带来了人口老龄化的问题，我国是世界上老龄化最快的国家之一，老年人口已经突破两亿。我国的老人会倾向于在自己的家中养老，一旦发生危险，对其能否得到及时救治提出了严峻的考验。因此，设计一套实时、家用、针对老年人的生命体征智能监测系统对养老质量的提升，社会和谐以及幸福感的提升具有重要的意义。本课题的硬件电路设计将实时性，可靠性以及成本纳入考虑，阐述了电路主控芯片的选择方法。外接设备的设计则是以便利性与安全性为主。本课题的软件部分，结合课题的总体要求，合理划分各个模块，将系统功能拆分后实现统一。以MDK514为开发环境，运用C语言完成了主控芯片的程序开发；以VS2012位开发环境，完成了家用型病人生命体征智能监测系统的人机交互程序。本课题通过软硬件开发，成功制作产品雏形一套，完成了任务书的要求，经实验验证，实现了预期功能，能达到较好的效果。
目录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1课题的研究背景及意义 1
1.1.1课题的研究背景 1
1.1.2课题的研究意义 2
1.2本文主要工作 2
1.3本文内容安排 4
第2章 监测系统主控硬件分析 5
2.1病人生命体征智能监测系统的总体结构 5
2.2 MCU控制模块的组成 5
2.3主控处理器的分析及选择 6
2.3.1主控处理器的选择 6
2.3.2 STM32F103单片机的简介 9
2.3.3 STM32F103单片机最小系统的设计 11
2.4监测系统其他设备的分析 11
2.4.1输入设备分析 11
2.4.2显示屏设备分析 12
2.5本章小结 15
第3章 监测系统传感器设计 16
3.1传感器与物联网 16
3.2心率传感器 17
3.2.1心血管疾病的危害 17
3.2.2心率测量前端 17
3.3脉搏传感器 18
3.3.1切脉诊疗 1
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
8
3.3.2反射式光电脉搏传感器 19
3.4本章小结 21
第4章 监测系统软件设计 22
4.1硬件程序的开发 22
4.1.1处理器集成开发环境的介绍 22
4.1.2硬件电路软件的实现 23
4.2人机交互界面的设计 25
4.2.1 VS2012开发环境简介 25
4.2.2基于HTML5的软件实现.......................................25
4.3本章小结 27
第5章 系统的调试 29
5.1监测系统硬件的调试 29
5.2监测系统软件的调试 30
5.3本章小结 30
第6章 总结与展望 32
6.1 工作总结 32
6.2课题展望 33
参考文献 34
致 谢 37
附 录 38
第1章 绪论
1.1课题的研究背景及意义
1.1.1课题的研究背景
人口老龄化是当今世界面临的严峻的问题之一。伴随着医疗科技的进步和经济的发展，越来越多的疾病难以威胁到人类的生存，人类的死亡率大大降低。20世纪70年代以后，人口老龄化开始出现在西方发达国家中。在这些国家中由于人们的生育意愿降低导致生育率下降，人口增长转变为低生育率、低死亡率以及低自然增长率的模式，借由这种人口增长模式，当时的一些西方发达国家进入了人口零增长的时期，率先开始人口老龄化的进程[1]。人口老龄化可以从侧面反应一个国家经济的繁荣，社会安定有序，科技发达以及生活水平的提高，但是凡事都有利弊，人口结构趋于老龄化对社会带来的危害也无法忽视，其中最直接、最严重的便是劳动力的萎缩，这将直接关系到国家的发展。据调查分析，年过60的劳动者，无论生产技术多么娴熟，其生产力仍旧无法与年轻的劳动者比拟。另外，社会负担加重，社会文化福利的发展与人口老龄化相悖等也是人口老龄化带来的间接危害。
21世纪已经进入了第二个十年，不仅是西方发达国家，部分发展中国家的经济也日益繁荣，那么我们可以大胆的预想，人口老龄化问题将不再局限在发达国家，而向发展中国家延伸。据世界卫生组织的报告称，2002年，发展中国家大约有4亿60岁及其以上年龄的老年人，据推测，这一数字在2025年将达到8.4亿。并且更加严重的是，发展中国家人口老龄化的速度要超过其经济发展的速度。不幸的是，中国的老龄化的进程验证了上述世界卫生组织的观点。中国在改革开放后，经济得到飞速的发展，人口的自然增长率也得到了有效的控制，虽然人口总量得到控制，但相对的，人口老龄化来势汹汹。2013年《中国智能化养老服务事业和产业发展研究报告》正式发布。报告指出，到2013年，中国的老年人口数量已突破2亿大关，预计达到2.02亿，人口老龄化水平将达到14.8%。与此同时，老年人口内部的变化将加剧人口老龄化的严峻性。其中，中国高龄老年人人口年均增长100万人，并且这样的态势将持续到2025年；另外，空巢老年人口今年将突破1亿并以较快的速度持续增加。
正如上文中世界卫生组织的报告，我国目前的社会养老福利机制的发展远远跟不上人口老龄化的速度。据统计，截止到2013年，我国存在各类养老福利机构5万余个，养老床位共计400万张，仅占60岁以上老年人口的1.5%，不仅远低于发达国家5%7%，甚至略低于部分发展中国家的2%3%。
因此，面对巨大的养老压力，我国必须探索新的养老模式。随着物联网技术的不断进步，智能化养老方案不断走上舞台。智能化养老能够适应于居家养老。不可否认的是，我国大部分老年人受传统观念的制约，比起养老机构，更倾向于让自己的子女赡养，认为去养老机构就是“子女没良心、子女是白眼狼”。在这样的前提下，本课题提出了家用型病人生命体征智能监测系统。应用智能化养老方案，为老年人提供安全、便捷、健康的养老服务，更适合于老年人居家养老，让子女多一重安心。
1.1.2课题的研究意义
随着我国经济实力、物质生活水平的提高，人们的观念发生着潜移默化的转变，老少两代人由于观念的不同导致代沟产生并呈现加剧的趋势，因此，两代人都需要有独立的活动空间以及越来越多的自由，所以，传统的大家庭模式已经不能满足人们在独立精神生活上的要求，小家庭的模式将会取而代之。目前，我国的家庭组成正趋向核心化和小型化，不用说四世同堂，就连三代同堂的家庭在城市中也十分少见。家庭小型化，不可避免的出现空巢现象，而且，我国第一代独生子女的父母也已经陆续进入老年期，“独自养老”的时代正在来临。老年人由于衰老，身体机能衰减导致抵抗力日益减弱，独居的老年人一旦出现异常情况不能自己处理，而且没有子女陪伴导致人手不足，这样在生活上就会有诸多的不便，更不用提老年人发病往往具有突然性，抢救不及时，后果将不堪设想。
目录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1课题的研究背景及意义 1
1.1.1课题的研究背景 1
1.1.2课题的研究意义 2
1.2本文主要工作 2
1.3本文内容安排 4
第2章 监测系统主控硬件分析 5
2.1病人生命体征智能监测系统的总体结构 5
2.2 MCU控制模块的组成 5
2.3主控处理器的分析及选择 6
2.3.1主控处理器的选择 6
2.3.2 STM32F103单片机的简介 9
2.3.3 STM32F103单片机最小系统的设计 11
2.4监测系统其他设备的分析 11
2.4.1输入设备分析 11
2.4.2显示屏设备分析 12
2.5本章小结 15
第3章 监测系统传感器设计 16
3.1传感器与物联网 16
3.2心率传感器 17
3.2.1心血管疾病的危害 17
3.2.2心率测量前端 17
3.3脉搏传感器 18
3.3.1切脉诊疗 1
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
8
3.3.2反射式光电脉搏传感器 19
3.4本章小结 21
第4章 监测系统软件设计 22
4.1硬件程序的开发 22
4.1.1处理器集成开发环境的介绍 22
4.1.2硬件电路软件的实现 23
4.2人机交互界面的设计 25
4.2.1 VS2012开发环境简介 25
4.2.2基于HTML5的软件实现.......................................25
4.3本章小结 27
第5章 系统的调试 29
5.1监测系统硬件的调试 29
5.2监测系统软件的调试 30
5.3本章小结 30
第6章 总结与展望 32
6.1 工作总结 32
6.2课题展望 33
参考文献 34
致 谢 37
附 录 38
第1章 绪论
1.1课题的研究背景及意义
1.1.1课题的研究背景
人口老龄化是当今世界面临的严峻的问题之一。伴随着医疗科技的进步和经济的发展，越来越多的疾病难以威胁到人类的生存，人类的死亡率大大降低。20世纪70年代以后，人口老龄化开始出现在西方发达国家中。在这些国家中由于人们的生育意愿降低导致生育率下降，人口增长转变为低生育率、低死亡率以及低自然增长率的模式，借由这种人口增长模式，当时的一些西方发达国家进入了人口零增长的时期，率先开始人口老龄化的进程[1]。人口老龄化可以从侧面反应一个国家经济的繁荣，社会安定有序，科技发达以及生活水平的提高，但是凡事都有利弊，人口结构趋于老龄化对社会带来的危害也无法忽视，其中最直接、最严重的便是劳动力的萎缩，这将直接关系到国家的发展。据调查分析，年过60的劳动者，无论生产技术多么娴熟，其生产力仍旧无法与年轻的劳动者比拟。另外，社会负担加重，社会文化福利的发展与人口老龄化相悖等也是人口老龄化带来的间接危害。
21世纪已经进入了第二个十年，不仅是西方发达国家，部分发展中国家的经济也日益繁荣，那么我们可以大胆的预想，人口老龄化问题将不再局限在发达国家，而向发展中国家延伸。据世界卫生组织的报告称，2002年，发展中国家大约有4亿60岁及其以上年龄的老年人，据推测，这一数字在2025年将达到8.4亿。并且更加严重的是，发展中国家人口老龄化的速度要超过其经济发展的速度。不幸的是，中国的老龄化的进程验证了上述世界卫生组织的观点。中国在改革开放后，经济得到飞速的发展，人口的自然增长率也得到了有效的控制，虽然人口总量得到控制，但相对的，人口老龄化来势汹汹。2013年《中国智能化养老服务事业和产业发展研究报告》正式发布。报告指出，到2013年，中国的老年人口数量已突破2亿大关，预计达到2.02亿，人口老龄化水平将达到14.8%。与此同时，老年人口内部的变化将加剧人口老龄化的严峻性。其中，中国高龄老年人人口年均增长100万人，并且这样的态势将持续到2025年；另外，空巢老年人口今年将突破1亿并以较快的速度持续增加。
正如上文中世界卫生组织的报告，我国目前的社会养老福利机制的发展远远跟不上人口老龄化的速度。据统计，截止到2013年，我国存在各类养老福利机构5万余个，养老床位共计400万张，仅占60岁以上老年人口的1.5%，不仅远低于发达国家5%7%，甚至略低于部分发展中国家的2%3%。
因此，面对巨大的养老压力，我国必须探索新的养老模式。随着物联网技术的不断进步，智能化养老方案不断走上舞台。智能化养老能够适应于居家养老。不可否认的是，我国大部分老年人受传统观念的制约，比起养老机构，更倾向于让自己的子女赡养，认为去养老机构就是“子女没良心、子女是白眼狼”。在这样的前提下，本课题提出了家用型病人生命体征智能监测系统。应用智能化养老方案，为老年人提供安全、便捷、健康的养老服务，更适合于老年人居家养老，让子女多一重安心。
1.1.2课题的研究意义
随着我国经济实力、物质生活水平的提高，人们的观念发生着潜移默化的转变，老少两代人由于观念的不同导致代沟产生并呈现加剧的趋势，因此，两代人都需要有独立的活动空间以及越来越多的自由，所以，传统的大家庭模式已经不能满足人们在独立精神生活上的要求，小家庭的模式将会取而代之。目前，我国的家庭组成正趋向核心化和小型化，不用说四世同堂，就连三代同堂的家庭在城市中也十分少见。家庭小型化，不可避免的出现空巢现象，而且，我国第一代独生子女的父母也已经陆续进入老年期，“独自养老”的时代正在来临。老年人由于衰老，身体机能衰减导致抵抗力日益减弱，独居的老年人一旦出现异常情况不能自己处理，而且没有子女陪伴导致人手不足，这样在生活上就会有诸多的不便，更不用提老年人发病往往具有突然性，抢救不及时，后果将不堪设想。
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