医院医疗无线远程监护系统硬件设计(附件)
在社会进步的同时，生活方式的改变使许多病菌趁机侵入人体，由于未能及时发现潜在的病因，导致病情恶化，所以健康问题值得重视。本文旨在研究一种无线远程医疗监护系统用于病人生理信息监测，构思设计方案如下利用传感器节点监测体温、血压及心跳等生理信息，通过ESP8266 WiFi模块连接上位机软件，最终显示在软件上。其中硬件由PCF8591芯片，STC89C52RC微控制器，温度传感器，血压传感器，模拟心跳复位按键等组成。该系统工作分为三个方面其一为利用温度传感器探头模拟监测体温，其二为通过软管吹气并利用气体压力变送器模拟监测血压，其三为利用复位按键模拟心跳。然后把监测数据通过无线通信技术在医疗监护上位机软件上进行显示，当心跳值、血压值、温度值超过预先设定的数值时，状态会标记为红色状态来模拟报警。该系统实现了基本生理信息的监测功能。关键词 远程医疗，传感器节点，生理信息监测，无线通信技术
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 研究现状和发展趋势 2
1.3 本文结构安排 3
2 医院医疗无线远程监护系统总体设计 4
2.1 设计思想 4
2.2 总体功能 4
3 硬件设计 4
3.1 系统设计框图 4
3.2 微处理器 5
3.3 体温检测模块电路 6
3.4 血压检测模块电路 9
3.5 心跳检测模块电路 10
3.6 WiFi模块电路 10
3.7 降压电源模块电路 12
3.8 A/D模块电路 13
3.9 串口通信模块电路 13
3.10 系统设计总结 15
4 软件设计 15
4.1 编程语言 16
4.2 主程序 16
4.3 体温监测模块 17
4.4 血压监测模块 17
4.5 心跳监测模块 18
4.6 A/D转换模块 19
4.7 无线传输模块 19
4.8 上位机软件 20
4.9 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
串口通信模块 21
5 软硬件联调 23
5.1 软硬件连接初始化 24
5.2 调试结果及分析 26
总 结 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
附录A 总硬件电路图 34
附录B 焊接电路板图 34
附录C 系统程序代码 36
1 引言
1.1 课题研究背景和意义
随着传感器和传感器系统技术的进步，医疗工作方式也因此而改变，由于生活水平的提高，随之而来的是，高危病以及老年慢性病的年轻化，使得现实生活中人们身体健康和生活质量迫于全民亚健康的影响。
在传统诊断方式中，需要病人与医生坐在一起，通过观察或者仪器检测，才能得知病人患病情况。传统的诊断形式应该向节约资源、提高效率方向发展。现代科学技术日新月异，人们也开始注重医疗事业的发展，采用各种先进技术，实时监测患者的生理参数和健康状况，可协助专业医务人员远程诊断和治疗病人[1]。在现实生活中，有很多患有慢性疾病的人，而医院检查治疗时通常会要求病人住院治疗，一来浪费大量时间，二来会消耗大量金钱用于住院，但有一大部分人并不能花费大量时间留在医院监测，而且许多患者实际上不需要住院，如何在不浪费社会资源和保证医疗服务质量的前提下，提高医疗服务水平，已成为当前医疗体系的研究障碍[2]。
这样说来，如果可以研究出一种新型医疗监护系统，可以从远程监护病人身体状况，将具有重大意义。与此同时，时代发展为新的传统医疗改革提供新的方向，如何将这些新技术应用于医疗保健与监测诊断和治疗已成为研究的热门话题，这些应用也将对国家、社会和医疗领域起到莫大的作用[3]。
无线传感器网络有非常多的应用，这些应用包括医疗服务、环境监测和交通管理等，尤其在无法通信或者偏远山区，医疗条件不够完善的情况下，无线传感网络起到很大的作用，它能够减轻医疗服务压力，减少医生的工作量，对于医生和病人自身都具有很重要的意义。因此，在医疗领域，无线传感技术值得进行深入地研究与开发[4]。
现阶段，医院基本上都采用传统设备检测病人生理信息，由于设备移动不便，所以需要患者到医院检查，非常不便[5]。不仅如此，复杂的设备也会影响患者的精神和心理。由于这些巨大的负担和压力，所以极大可能会造成测量数据出现异常。因此，如果有了无线医疗监护，在不需要病人住院观察的前提下，医生可以随时了解病人生理信息。有了无线医疗监护，除了能够收集和存储患者的生理数据，以便分析患者的身体信息，还能够减轻患者的心理负担，不会限制病人活动。另外，医用无线传感器耗能低，体积小，携带方便，不仅可以降低能耗，还不影响病人的正常学习和工作，无论病人是在医院里检测身体，还是病人不在医院时，都可以有效地监护病人生理信息变化，在病人突发状况时，还可以远程协助他们或者其家属进行紧急救治，所以在医疗方面应用无线传感技术非常有必要。
远程医疗监护指的就是当某人身体出现异常时，检测设备根据异常信号经过模拟转换成报警信号[6]。医生收到报警信号后可以根据病变信息，使诊断和治疗更及时。病人在医院里检查身体时，很大程度上受到环境影响，所以心理压力很有可能非常大，所以当病人不在医院里进行检查，可以起到减压的作用。另外，由于实时监测生理信息，因此，可以及早发现疾病并预防[7]。总的来说，无线医疗监护系统，对于国家和社会，可以缓解医疗支出，提高百姓福祉；对于医院等服务行业，可以减轻从业人员压力，减轻医护人员工作量；对于病人自身而言，不仅可以减少莫名其妙的住院观察，还可以节约时间和金钱，减轻心理上的负担，做到及早发现病情，尽快根治。
1.2 研究现状和发展趋势
全球各地无线医疗发展程度参差不齐，原因是科技发展程度不等且重视程度不同。欧美等发达国家凭借优越的航天技术、雄厚的资金基础和强大的技术支持，使得他们的研究成果出现较早，且在临床医疗中不断发展。还有一部分发达国家也逐渐开始发展无线远程医疗监护，并且已经运用于临床，比如日本等国家[8]。然而还有一些经济落后的国家并未在医疗服务业引进医疗监护系统。我国发展的速度惊人，相比上世纪，科技突飞猛进，但是由于贫困差距大，地区发展也不统一，达不到一个平衡的状态，所以，很大一部分人由于种种障碍而无法及时就医，比如交通堵塞等，这样一来，导致我国在无线医疗领域的发展程度不够，还处于发展时期。
欧盟有许多技术一流的生物医学实验室与许多大型公司病理学实验室，它们开展了很多开放性研究实验，这些实验推动了远程医疗监护事业的发展[9]。美国研究了一种仪器用于战争，这种仪器可以监测军人身体状况，能够保证军人足够的健康水平；日本部分大学成立研究中心，制定各项研究计划，招揽大量科技人才，推动了整个医疗行业的发展；在病人送往医院救治时，总会发生各种不利情况，考虑到这些有害因素的影响，于是，希腊发明了救护车监护系统；逐渐地，英国、新加坡等国家也开始注重医疗监护事业发展[10]。
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 研究现状和发展趋势 2
1.3 本文结构安排 3
2 医院医疗无线远程监护系统总体设计 4
2.1 设计思想 4
2.2 总体功能 4
3 硬件设计 4
3.1 系统设计框图 4
3.2 微处理器 5
3.3 体温检测模块电路 6
3.4 血压检测模块电路 9
3.5 心跳检测模块电路 10
3.6 WiFi模块电路 10
3.7 降压电源模块电路 12
3.8 A/D模块电路 13
3.9 串口通信模块电路 13
3.10 系统设计总结 15
4 软件设计 15
4.1 编程语言 16
4.2 主程序 16
4.3 体温监测模块 17
4.4 血压监测模块 17
4.5 心跳监测模块 18
4.6 A/D转换模块 19
4.7 无线传输模块 19
4.8 上位机软件 20
4.9 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
串口通信模块 21
5 软硬件联调 23
5.1 软硬件连接初始化 24
5.2 调试结果及分析 26
总 结 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
附录A 总硬件电路图 34
附录B 焊接电路板图 34
附录C 系统程序代码 36
1 引言
1.1 课题研究背景和意义
随着传感器和传感器系统技术的进步，医疗工作方式也因此而改变，由于生活水平的提高，随之而来的是，高危病以及老年慢性病的年轻化，使得现实生活中人们身体健康和生活质量迫于全民亚健康的影响。
在传统诊断方式中，需要病人与医生坐在一起，通过观察或者仪器检测，才能得知病人患病情况。传统的诊断形式应该向节约资源、提高效率方向发展。现代科学技术日新月异，人们也开始注重医疗事业的发展，采用各种先进技术，实时监测患者的生理参数和健康状况，可协助专业医务人员远程诊断和治疗病人[1]。在现实生活中，有很多患有慢性疾病的人，而医院检查治疗时通常会要求病人住院治疗，一来浪费大量时间，二来会消耗大量金钱用于住院，但有一大部分人并不能花费大量时间留在医院监测，而且许多患者实际上不需要住院，如何在不浪费社会资源和保证医疗服务质量的前提下，提高医疗服务水平，已成为当前医疗体系的研究障碍[2]。
这样说来，如果可以研究出一种新型医疗监护系统，可以从远程监护病人身体状况，将具有重大意义。与此同时，时代发展为新的传统医疗改革提供新的方向，如何将这些新技术应用于医疗保健与监测诊断和治疗已成为研究的热门话题，这些应用也将对国家、社会和医疗领域起到莫大的作用[3]。
无线传感器网络有非常多的应用，这些应用包括医疗服务、环境监测和交通管理等，尤其在无法通信或者偏远山区，医疗条件不够完善的情况下，无线传感网络起到很大的作用，它能够减轻医疗服务压力，减少医生的工作量，对于医生和病人自身都具有很重要的意义。因此，在医疗领域，无线传感技术值得进行深入地研究与开发[4]。
现阶段，医院基本上都采用传统设备检测病人生理信息，由于设备移动不便，所以需要患者到医院检查，非常不便[5]。不仅如此，复杂的设备也会影响患者的精神和心理。由于这些巨大的负担和压力，所以极大可能会造成测量数据出现异常。因此，如果有了无线医疗监护，在不需要病人住院观察的前提下，医生可以随时了解病人生理信息。有了无线医疗监护，除了能够收集和存储患者的生理数据，以便分析患者的身体信息，还能够减轻患者的心理负担，不会限制病人活动。另外，医用无线传感器耗能低，体积小，携带方便，不仅可以降低能耗，还不影响病人的正常学习和工作，无论病人是在医院里检测身体，还是病人不在医院时，都可以有效地监护病人生理信息变化，在病人突发状况时，还可以远程协助他们或者其家属进行紧急救治，所以在医疗方面应用无线传感技术非常有必要。
远程医疗监护指的就是当某人身体出现异常时，检测设备根据异常信号经过模拟转换成报警信号[6]。医生收到报警信号后可以根据病变信息，使诊断和治疗更及时。病人在医院里检查身体时，很大程度上受到环境影响，所以心理压力很有可能非常大，所以当病人不在医院里进行检查，可以起到减压的作用。另外，由于实时监测生理信息，因此，可以及早发现疾病并预防[7]。总的来说，无线医疗监护系统，对于国家和社会，可以缓解医疗支出，提高百姓福祉；对于医院等服务行业，可以减轻从业人员压力，减轻医护人员工作量；对于病人自身而言，不仅可以减少莫名其妙的住院观察，还可以节约时间和金钱，减轻心理上的负担，做到及早发现病情，尽快根治。
1.2 研究现状和发展趋势
全球各地无线医疗发展程度参差不齐，原因是科技发展程度不等且重视程度不同。欧美等发达国家凭借优越的航天技术、雄厚的资金基础和强大的技术支持，使得他们的研究成果出现较早，且在临床医疗中不断发展。还有一部分发达国家也逐渐开始发展无线远程医疗监护，并且已经运用于临床，比如日本等国家[8]。然而还有一些经济落后的国家并未在医疗服务业引进医疗监护系统。我国发展的速度惊人，相比上世纪，科技突飞猛进，但是由于贫困差距大，地区发展也不统一，达不到一个平衡的状态，所以，很大一部分人由于种种障碍而无法及时就医，比如交通堵塞等，这样一来，导致我国在无线医疗领域的发展程度不够，还处于发展时期。
欧盟有许多技术一流的生物医学实验室与许多大型公司病理学实验室，它们开展了很多开放性研究实验，这些实验推动了远程医疗监护事业的发展[9]。美国研究了一种仪器用于战争，这种仪器可以监测军人身体状况，能够保证军人足够的健康水平；日本部分大学成立研究中心，制定各项研究计划，招揽大量科技人才，推动了整个医疗行业的发展；在病人送往医院救治时，总会发生各种不利情况，考虑到这些有害因素的影响，于是，希腊发明了救护车监护系统；逐渐地，英国、新加坡等国家也开始注重医疗监护事业发展[10]。
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