便攜式人體運(yùn)動信號采集系統(tǒng).pdf

1、二十一世紀(jì)后期，生物醫(yī)學(xué)電子迅速興起，極大地改變了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)儀器的研究模式，而針對人體生理運(yùn)動的研究已經(jīng)成為其中的一個新趨勢。以往的種種研究表明，充分掌握人體的運(yùn)動規(guī)律，可以極大地改善人們運(yùn)動健身以及日常保健的質(zhì)量，提高人們的自我保護(hù)能力，為人們的生活提供了極大的便利。
　　 本文正是以此為研究方向，針對國際上醫(yī)學(xué)儀器的開發(fā)趨勢，研制了一種嵌入式醫(yī)學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)：便攜式人體運(yùn)動信號采集系統(tǒng)。該儀器利用加速度傳感器采集人體運(yùn)動時的加速度

2、信號。一方面可用于檢測人體的運(yùn)動信息（如跑步時的速度及位移等參數(shù)，或站立狀態(tài)（如人體跌倒檢測）。另一方面，通過對儀器攜帶者步態(tài)數(shù)據(jù)的分析，可判斷人體的運(yùn)動平衡功能或者下肢健康程度，為醫(yī)療鑒定提供參考。全文共分五章，其中第一章為緒論；第二章介紹了人體運(yùn)動信號采集系統(tǒng)的各個硬件模塊；第三章介紹了系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計方法以及針對本系統(tǒng)硬件平臺的嵌入式開發(fā)環(huán)境的建立；第四章是加速度數(shù)據(jù)分析；第五章是總結(jié)與展望；
　　 本文主要內(nèi)容包括：

3、r>　　 （1）介紹了本課題的研究背景，詳細(xì)敘述了課題相關(guān)技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r。介紹了嵌入式技術(shù)的發(fā)展，簡單介紹了加速度傳感器的發(fā)展以其在相關(guān)方面的應(yīng)用。
　　 （2）設(shè)計并制作了基于ARM7微處理器的嵌入式人體運(yùn)動檢測硬件平臺。整個系統(tǒng)由兩大模塊組成：加速度信號采集模塊及加速度數(shù)據(jù)處理模塊。前者以STC單片機(jī)為微控制器，以MEMS三軸加速度傳感器作為加速度檢測元件,結(jié)合nRF2401無線傳輸模塊，實現(xiàn)人體加速度信號的采集及無

4、線發(fā)送。后者以中央處理器S3C44B0及其外圍電路為控制主體，同樣由nRF2401無線傳輸模塊實現(xiàn)加速度數(shù)據(jù)的接收，S3C44B0微處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理。
　　 （3）完成加速度信號的前端數(shù)據(jù)采集以及nRF2401無線數(shù)據(jù)收發(fā)的軟件開發(fā)，并取得了較理想的效果。對加速度信號的積分算法進(jìn)行了初步探討，并提出一種簡易的近似積分算法。設(shè)計上位機(jī)軟件實現(xiàn)對人體運(yùn)動數(shù)據(jù)的本地存儲。
　　 （4）構(gòu)建了針對本硬件系統(tǒng)的基于μCl

5、inux的嵌入式軟件平臺，為本系統(tǒng)后續(xù)基于實時操作系統(tǒng)的開發(fā)創(chuàng)建平臺。包括：嵌入式操作系統(tǒng)μClinux的編譯、剪裁、以及在S3C44B0上的移植。同時，完成Linux環(huán)境下的nRF2401驅(qū)動設(shè)計。
　　 （5）分別從“步態(tài)”和“跌倒”這兩個應(yīng)用方面，對所采集的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行了簡要的分析。
　　 該開發(fā)平臺為實現(xiàn)人體運(yùn)動信號的檢測提供一個能夠快速構(gòu)建應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境，具體有高的可移植性及可復(fù)用性，具有一定的研究價值。