多控制器融合的嵌入式系统研究与开发

【摘要】：为了解决由于人口老龄化、交通事故等原因造成的失能人士护理问题,设计和研发能够提供康复护理和生理状况监测功能的医疗设备显得尤为重要。生命体征参数的实时测量能够及时了解病患的生理状态,康复护理机器人床的护理与康复锻炼功能能够满足病患的生理活动需求,改善病患的身体状况。因此将监测生理参数和康复护理融合为一体为病患提供服务,对康复医疗事业具有重要的理论和实践意义。本文结合国内外智能护理床的研究现状,设计研发了一套具有动态监测生理参数功能的康复护理机器人床系统,该系统以生命体征测量仪、康复护理机器人床为载体,通过无线遥控器来实现护理床的智能控制。主要研究内容如下:首先,对残障人士在护理过程中所遇到的护理困难、容易产生褥疮等二次问题进行了深度分析,针对上述问题设计了康复护理机器人床所需要实现的功能。通过分析市场常规遥控器所存在的功能单一、拖线等问题,设计了无线遥控器,以“触摸屏+按键”的模式进行护理床的控制,操作界面友好,可动态显示护理床运行状态。常见的血压计只能测量人体的血压和脉搏参数,不能全面反映人体生理状况,因此设计了可对人体五大生理参数进行动态监测的测量仪,通过历史测量数据,给出趋势分析和建议。其次,对具有动态监测生理参数功能的康复护理机器人床系统硬件进行了设计,介绍了ARM系统中电源电路、时钟电路、复位电路以及JTAG调试下载电路,为系统的稳定运行提供基础保障。然后对系统通信电路进行设计,实现RS-232通信和串口WIFI通信,为各子系统间的通信提供硬件基础。再而针对生命体征测量仪中血压、心率、血氧、呼吸、体温各模块要实现的数据采集和处理功能进行电路原理图设计,并通过Multisim软件对信号采集电路进行仿真模拟,验证信号采集的准确性。最后对护理床的电机控制及自动座便器进行了说明,并对遥控器的按键操作及动态显示功能进行了设计。将各子系统设计的软件在MDK5编译器中编译,验证程序可下载执行。最后,介绍了具有动态监测生理参数功能的康复护理机器人床系统硬件和软件平台,并对生命体征测量仪、康复护理机器人床和无线遥控器进行单独调试和整个系统调试,保证系统运行稳定性,在康复护理研究方面以及医疗器械行业发展方面具有一定的借鉴意义。