老年人跌倒远程监护系统毕业论文开题报告外文翻译文献综述.doc毕业论文文档在线.doc

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1、鑫山女曇毕业设计（论文）老年人跌倒远程监护系统学院里仁学院年级专业03级电子信息工程学生姓名袁育春指导教师王金甲专业负责人练秋生答辩日期2007年6月24日燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：科学信息与工程学院系级教学单位：电子和通信工程系号030201070027孚生袁育春姓名农5专业 班级电子信息工程课 题题目老年人跌倒远程监护系统来源自选主 要 内 容跌倒行为是一个有关老年人健康的公共的至关紧要的问题。跌倒的 原因是多样的并且常常结合在一起，预防跌倒的发病机理相当困难，常 规方法很难实现。跌倒监护的最终目的不是预防跌倒而是快速检测，估 计严重程度，很快有效地帮助病人。跌倒行为信息很难只用

2、一个传感器 信息来测量。给出跌倒传感器的设i十方案，给出相应的硬件电路，给出 跌倒行为的初级传感器信息融合的规则。设汁一种家庭跌倒远程监护系 统。基 本 要 求1. 了解跌倒行为的检测2. 跌倒传感器的硬件电路设计方案3. 设计一种家庭跌倒远程监护系统。参 考 资 料1. 李林涛，老年人跌倒的发生现况及其危险因素和疾病负担研究，暨 南大学，硕士论文2. 王巨岩，远程心电监护系统的设计，长春理工大学，硕士论文3. 维普全文数据库，中国优秀博硕士学位论文数据库周次14周58周912 周1316 周1718 周应 兀 成 的 内 容查阅文献资料、 了解和掌握基 本知识。跌倒传感器的 设计方案，设 计

3、跌倒传感器 电路。计一种家庭 跌倒远程监 护系统。编制设计文 件和结果分 析完成论文指导教师：王金甲系级教单位审批：说明：如计算机输入，表题黑体小三号字，内容五号字。本任务书一式二份，教 师、学生各执一份。摘要摘要跌倒是老年人常见的伤害事件，是老年人群伤残、失能和死亡的主 要原因，对老年人的健康和生活自理的威胁其大，给家庭和社会带来巨 大的负担，是老年人重要的卫生保健问题，也是一个应予重视的社会问 题。老年人跌倒监护系统由主控制器模块，蓝牙模块，数据模块，手触 模块和显示及操作界面模块组成。基于ARM7,结合蓝牙技术与固话或 移动通讯的跌倒监护系统。跌倒行为可宙方位倾斜传感器、压电加速计 和振

4、动传感器这三个传感器信息融合来检测得到。通过蓝牙技术将信息 传输给主控制器，进行信息处理，做出正确的判断。蓝牙技术是一种无线通信和无线网络的全球技术规范，是一种低成 本的短距离无线通信技术，具有很高的抗干扰能力和较高的通信速率。 利用蓝牙技术，设计家庭式跌倒监护系统。关键词 传感器；蓝牙；信息传输燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractFalls are common injury elderly, the disabled group is the elderly,disabled and the leading cause of death, for the elderly to l

5、ive on their own health and the great threat to the family and society caused tremendous burden, the elderly is an important health issue, but also be an emphasis on social issues.Elderly care falls by the main system controller module,Bluetooth module, data modulejouch and display modules and inter

6、face modules Based on ARM7, combined with the Bluetooth technology to fixed or mobile communications system falls custody.Reversing behavior can be tilted position sensors, piezoelectric accelerometer and vibration sensors which three sensor information fusion to be detected.Through Bluetooth techno

7、logy to transfer information to the main controller for processing information and making the correct judgment.Bluetooth is a wireless communications network and wireless technology in the global norms, is a low-cost short-range wireless communications technology,high anti-jamming capability and hig

8、her communication speed. Using Bluetooth technology,design family falls monitoring system.Keywords Sensors bluetooth Information TransmissionIII燕山大学本科生毕业设计（论文）目录摘要IAbstractIll第1章绪论11.1课题背景及诡义11.2国内老年人远程监护的发展状况41.3本章小结4第2章 传感器模块52.1概述52.1.1传感器的静态特性52.1.2传感器的动态特性102.2自制传感器模块102.3本章小结11第3章 系统总体结构设计133.

9、1概述133.1.1老年人跌倒监护系统具有功能143.1.2老年人跌倒监护系统主要构成模块功能143.2主控制器模块14LPC2141/2/4/6/8 主要特性153.3本章小结16第4章商技术174.1概述174.1.1蓝牙技术的发展现状和趋势174.1.2蓝牙技术与其它相关技术的比较分析194.1.3蓝牙的协议体系结构214.2选用蓝牙模块214.2.1 ROK101 008 的工作原理234.2.2蓝牙模块硬件接口254.3本章小结26第5章 基于蓝牙技术的数据采集275.1数据采集275.1.1无线数据采集模块方案275.1.2数据采集模块硬件设计275.1.3无线数据采集模块原理框图

10、285.1.4数据采集模块软件设计及调试295.1.5数据采集模块软件流程295.2数据处理接口295.3本章小结29结论31参考文献33楫 135粽 239視 343致谢55第1章绪论第1章绪论1.1课题背景及意义中国1 9 9 9年进入了老龄社会，目前是世界上老年人口最多的国家, 占全球老年人口总量的五分之一。中国政府高度重视和解决人口老龄化问 题，积极发展老龄事业，初步形成了政府主导、社会参与、全民关怀的发 展老龄事业的工作格局。国家成立了全国老龄工作委员会，确定了老龄工 作的目标、任务和基本政策；颁布了中华人民共和国老年人权益保障法 ,制定了中国老龄事业发展“十五计划纲要，把老龄事业明

11、确纳入了 经济社会发展的总体规划和可持续发展战略。老年人的基本生活得到了保 障，城市初步建立了养老保险制度和包括老年人在内的医疗保险制度，以 及居民最低生活保障制度；农村实行以土地保障为基础的“家庭养老为主 与社会扶持相结合的养老保障制度。老年人的医疗健康问题突出，尤其 是跌倒引起的疾病。跌倒是老年人常见的伤害事件，是老年人群伤残、失能和死亡的主要 原因，对老年人的健康和生活自理的威胁英大，给家庭和社会带来巨大的 负担，是老年人重要的卫生保健问题，也是一个应予重视的社会问题。国 外65岁以上的老年人每年有30%跌倒一次或多次，而且老年跌倒概率随 年龄递增，80岁以上的老年人跌倒的发生机率高达5

12、0%,在某些社会机构 例如老人院中跌倒的发生率更高。宙于大多数的跌倒并不造成死亡或严重 的损伤，许多人対老年人跌倒并不以为然，但跌倒同样可能造成严重后果, 约有5%的跌倒会造成骨折，10%或更多造成脑部损伤、软组织损伤或脱 臼等，降低老年人活动能力。在跌倒所造成的骨折中，骸部骨折带来最严 重、数量最多的健康问题和死亡。在美国，1996年超过25万名老年人发 生了舰骨骨折，绝大多数发生在70岁以上的老年人中，这些髓部骨折中 90%以上是宙跌倒造成，是跌倒后住院的首要原因，总花费超过了 100亿 美元。发生骸骨骨折的老年人中，1/4在6个月内死亡，超过50%的存活 者出院后尚需入住私人疗养院，他们

13、的期望寿命将减少10%-15%,生命质 量明显下降。老年人因跌倒而住院的数量是因其它伤害住院的5倍之多， 跌倒住院时间是其它原因住院时间的2倍。大量资料表明，老年跌倒是许 多国家老年人群的主要死亡原因之一。在美国，伤害是65岁以上人口第 第1章绪论六位致死的原因，而跌倒致死数占伤害死亡总数的三分之二，每年有1800 人因跌倒而死亡，9500名老年人死亡与跌倒有关，老年人的外伤性伤害 的40%由跌倒造成。与儿童相比，老年人跌倒住院可能性增加10倍、死 亡增加8倍。美国老年人只占总人口的12%,因跌倒致死的老年人却占总 人群中跌死总数的75%o 1995和1996年WHO统计年鉴中，中国城市中 7

14、5岁以上的男性和女性以及6574岁的女性，跌倒死亡率均为各国之首， 分别为137/10万、171110万、16110万:6574岁中中国城市男性和中国农 村男性和女性跌倒死亡率也位居前列，分别为21/10万、23/10万、12/10 万:中国农村75岁以上人口的跌到死亡率与美国相差甚微（见表l-l）o我国 疾病监测系统1991-1995年监测资料结果显示，全人口的跌倒死亡率为 4.73/10万，但在60岁以上的人群中，男性跌倒死亡率为23.03/10万，女 性跌倒死亡率为26.04/10万。在北京海淀区老年人19871994年损伤与中 毒调查显示，跌倒己是老年人损伤与中毒死亡原因的首位死因。宙

15、此可见, 跌倒已成为彩响老年人群健康的一个重要原因。表1-1不同国家性别及年龄趺倒死亡率（/】o万）国家657475年份男女男女中国农村231261561994中国城市21161371711994斯里兰卡2232361986泰国30421981毛里求斯50001994厄瓜多尔4614131871988乌拉圭7685771990墨西哥2410981141993瑞典19111321161992美国12666571993俄罗斯17627221994同未跌倒的老年人相比，跌倒的老年人不仅在身体健康和日常生活 能力上有不同程度的下降，而且对他们的社会活动、精神与心理状态等方 面也有很大的影响，跌倒或险些

16、跌倒可能使老年人产生担心跌倒的心理而 对自己的活动加以限制，使老年人生活依赖性增加和活动能力下降，甚至 对做某些活动的能力失去信心，这样又增加了跌倒的危险性，形成恶性循 环，年龄越大，这种心理影响越明显。因此，跌倒己不是一个单纯的健康 问题，而是老年人的一个重要的社会保健问题。此外，跌倒还给家庭和社 会带来沉重负担。跌倒的疾病负担包括医疗和康复的支付与提供支持性服 务的花费，死亡、残疾和日常生活能力下降所造成的社会和家庭负担，以 及预防跌倒的措施和健康促进费用等。在中国，迄今尚未见关于跌倒的疾 病负担报道，然而，跌倒造成的疾病负担不能忽视。世界人口老龄化的加 重，不可避免需承受跌倒带来的与日俱

17、增的疾病负担。2000年我国60岁 以上老年人达到总人口 10%； 2025年将占总人口的19.2%,成为典型的 老龄化国家。我国老年人口数量巨大，老龄化水平进展迅速，只用了 1/4 个世纪的时间便实现了西方大多数国家历经1个世纪，其至更长时间才完 成的人口结构转变，其直接后果之一就是老龄人口的疾病与伤害所造成的 死亡和残疾人数迅猛增加，老龄化带来的跌倒方面的问题也更严重。因此, 在未来的20-30年中，跌倒和跌倒所致的伤害将成为老年人的主要的健康、 心理与社会问题。一直到20世纪八十年代，各国政府和居民都认为跌倒及其相关的伤 害是一种意外，是不可能被合理解释的偶然事件。现在国外和我国学者已

18、逐渐认识到跌倒等伤害是可以被预测，而且可以预防和控制，但是关于老 年人跌倒的问题仍没有引起社会和政府的足够关注。国外的研究结果普遍 认为，老年跌倒是多种因素交互作用的结果，既包括年龄相关的生理性变 化，也包含一种或多种病理因素（疾病与服药等）、行为因素和坏境因素的 联合作用等。跌倒的频率是年龄与其它因素相叠加的累积效应，跌倒的可 能性随着危险因素的增多而增加。影响跌倒因素的错综复杂，跌倒的危险 因素既存在共性，也存在一定地域差异;不同的人群跌倒原因也不尽相同， 不同的国家、地区的社会经济背景的人群存在不同的跌倒原因，跌倒的原 因是多因素相互作用的结果，预防跌倒的发病机理相当困难，常规方法很 难

19、实现。跌倒监护的最终目的不是预防跌倒而是快速检测，估计严重程度, 很快有效地帮助病人。围绕此课题国内外尚没有成体系的理论，但有许多类似的理论和成果 应用到实际生活当中去。因此我进行了这次课程设计希望能尽量设计岀一 套比较完善的设计方案。本方案是在考虑以上因素的基础上，所设计的可 行实施方案。1.2国内老年人远程监护的发展状况上海的“安康通”：2001年5月28日，上海为推进信息化居家养老，开 通了“安康通为老人紧急呼叫援助服务系统。“安康通”是个和老人家里电话 连线的呼叫器，按下按钮，就可与市社区服务热线呼叫中心对话，哪怕老 人因突发急病无法开口求救，呼叫中心的电脑终端也会自动识别来电机主,

20、从中心数据库中调取老人事先登记的相关资料如姓名、年龄、病史、住址、 子女或志愿者联系方式等，立即施以援手。除了生命救助，老人可以足不 出户就可以享受到家电、物业维修、购物送货、聘用保姆、代缴水电费、 开锁修锁、叫醒服务、预约订车、法律咨询、心理咨询等等服务。“安康通 助老员服务队伍，都是“4050人员。深圳市“家用紧急呼援系统亲情通”：2007-4,深圳市民政局、市老 龄办正式启动为深圳高龄独居老人免费安装“家用紧急呼援系统亲情 通”计划，深圳市将为2000名高龄独居老人免费安装这套设备。据提供设 备和技术平台的深圳同人电子有限公司负责人介绍，“亲情通是其公司研 发、设计的专利电子智能呼救援助

21、系统，可同时输入8个亲人或急救等重 要电话，老人一旦而临突发疾病、遭遇险情等紧急情况下，只需按动“亲 情通的呼叫器，该公司为此建立的平安服务中心平台就会立即接收到老 人的求援，按照原先设置的号码逐一打出尽快联系到其亲人。在社会经济迅猛发展的同时，上海深圳正在逐步进入老龄化的阶段。 “安康通、“亲情通作为而向社区公众的服务切入点，可以带动起整个社区 群体跨入智能化、数字化医疗健康服务的时代，在21世纪高科技应用的 基础上真正做到“老有所养。医疗保健在发达国家中是第一大产业，甚至 超出了信息技术产业，在中国，同样也将是最大的产业之一。随着人民生 活水平的提高，市民们自然越来越注重自身特别是老年人的

22、身体健康，因 此更迫切地需要优质的、方便的、随时随地的医疗保健服务。1.3本章小结跌倒是老年人重要的卫生保健问题，也是一个应予重视的社会问题。 本文将阐述设计一个老年人远程跌倒监护系统。3第2章传感器第2章传感器模块2.1概述传感器的定义是在非电量测试技术中，首先遇到的是将各种非电量变 换为电量，我们称能够完成这种变换功能的装置为传感器。传感器是实现自动检测和自动控制的首要坏节。如果没有传感器对原 始参数进行精确可靠的测量，那么无论是信号转换或信息处理，或者最佳 数据的显示与控制都是不可能实现的。传感器的一般特性：传感器的特性可以通过它的静态特性和动态特性 全面揭示。2.1.1传感器的静态特性

23、静态特性表示传感器在被测量各个值处于稳定状态时的输岀输入关系。 衡量传感器静态特性的重要指标是：线性度，迟滞，重复性和灵敏度。2.1.1.1 线性度通常为了方便标定和数据处理，要求传感器的输岀输入关 系是线性关系，并正确无误的反映被测量的真值，但实际上只有在理想情 况下。传感器的输出输入静态特性才呈直线性。传感器如果没有迟滞及蠕变效应，其静态特性就可用下列多项式代数 方程来表示：y = ao+ ax + aix2 + + anx(2-1)式中，x为输入量(被测量)；y为输岀量；a为零位输出；a】为传感 器灵敏度，常用k表示；a2a.为非线性项的待定常数。这种多项式代数方程可能有四种情况；(1)

24、 理想线性，在这种情况下ao = a2 = a3 = = an = Of因此得到：y=朋(2-2)因为直线上任何点的斜率都相等，所以传感器的灵敏度为a = = k =常数(23)X(2) 在坐标原点附近相当范围内输岀输入特性基本呈线性，在这种情况 下，式(21)中除线性项外只存在奇次非线性项，即：y=aix+a3x3+asx5+-(2-4)对应的曲线为(2-5)(3) 输岀输入特性曲线不对称，这时在式(21)中，除线性项外非线性项只是偶次项，即:y = ax + aix1 + 4X4 + -(2-6)(4) 普遍情况的表达式是式(31)所对应的特性。宙上所知，传感器的输出不可能纟纟毫不差地反应

25、被测量的变化，总存 在着一定的误差。传感器的静态特性是在静止标准条件下进行校准(标定)的。静态标 准条件是指没有加速度，振动，冲击(除非这些参数本身就是被测量)； 环境一般为室温20C；相对温度不大于85C；大气压为1013277800pa(76060mmhg)的情况。在这种情标准工作情 况下，利用一定等级的校准设备，对传感器进行反复循环测试，得到的输 出输入数据一般用表格列出或画成曲线、对于实际的传感器测出的输出输入校准(标定)曲线与其理论拟合直 线之间的偏差就称为该传感器的“非线性，或称“线性度，通常用相对误 差表示其大小，即相对应的最大误差与传感器满量程Qf.s.)输岀之比： = Ama

26、xxl0()%、F.S.式中，ef为非线性误差(线性度)；Amax为输出平均值与基准拟 合 直线的最大偏差；AF.S为传感器满量程输出的平均值。由此可见，非线性误差的大小是以一定的拟合直线或理想直线作为基 准直线算出来的，因此，基准直线不同所得出的线性精度就不一样，一般 并不符合拟合直线必须通过所有检测点，而只要找到一条能反映校准数据 的一般趋势同同时又使误差绝对值为最小的直线就行。下面介绍几种不同线性度的定义和表达方法。(1) 端基线性度一传感器校准数据的零点输出平均值和满量程输出 平均值连成直线，作为传感器特性的拟合直线，其方程为：y = b + kx(2-8)式中，y为输出量；x为输入量

27、b为y轴上的截距；k为直线斜率。图21端基线性度的拟合直线图2所示为一只压力传感器的输出输入实测曲线，根据端基法作拟合直线，其方程式对应于式(28)可得：(2-9)5 k匹亟所以厅+ 如二5“(2-10)Ps式中，p为被测压力；厂为传感器的测量压力范围；U为传感器的输 出值；U。为零点输出平均值；S.S-为满量程输出平均值。这种拟合方法比较简单直观，应用比较广泛，但因为没有考虑所有校 准数据的分布，拟合精度很低，尤其当传感器有比较明显的非线性时，拟 合精度更差。(2) 平均选点线性度为了寻找较理想的拟合直线，可将测量得到的 n个检测点分成数目相等的两组；前半部n/2个检测点为一组；后半部n/

28、2 个检测点为另一组。两组检测点各自具有“点系中心”。检测点都分布在各 自的点系中心周围，通过这两个“点系中心”的直线就是所要的拟合直线。 其斜率和截距可以分别求得：前半部n/2个检测点的点系中心A的坐标为：_ 2哲 -2Xi = /.Xi, yi = =ifJ后半部n/2个检测点的点系中心B的坐标为：詔 x,云.口 7空 _n(2-12)7 n 辽尹 n i=w/2+l 通过这两个点系中心(J)和gy的直线的斜率为:X2-X1(2-13)直线在y轴上的截距为：_h = y-kx ； b = yi-kyi(2-14)图22平均选点法的拟合直线把斜率和截距代入直线方程式(28)中，即得平均选点法

29、的拟合直线， 再宙此求出非线性误差。平均选点法求得的拟合直线示于图2-2o9这种拟合方法的精度比较高，检测点在拟合直线两侧合理分布，数据处理也不很复杂。(3) 最小二乘法线性度拟合頁线方程通过式(2-8)o假定实际校准点 有n个，对应的输出值是y,则第i个校准数据与拟合直线上相应值之间 的残差为& = yi_(b + kxi)(2-15)最小二乘法拟合直线的拟合原则就是使/为最小值，也即使1=1对k和b的一阶偏导等于零，从而求出b和k的表达式，即：(2-16)(2-17)(2-18)A； = yi - (Z? + kxi) 从以上两式求出k和b为：心戸一工吃P工宀(工对h D迟尹-工吃砂于是，

30、可得最小二乘法最佳拟合直线方程：b = y-kx(2-19)式中，x = lxi, 丁 =丄尹(2-20) 77n 77在以上三个线性表示方法中，最小二乘法线性度的拟合精确度最高， 平均选点法次之，端基线性度最低。但最小二乘法线性度的计算最繁琐。2.1.1.2 迟滞：迟滞特性表明了传感器在正(输岀量最大)反(输入量最 大)行程间输出输入曲线重合的程度。即相应于同一大小的输入信号， 传感器的正反向行程的输岀信号大小不相等，迟滞反应了传感器机械部分 不可避免的缺陷，如元件腐蚀或碎裂，材料的内摩擦，积塞灰尘等。迟滞 大小一般宙实验确定，其值以满量程输出叽的百分数表示：e/ = xlOO%(2-21)

31、Uf.s.式中，Amax为输入值在正反行程间的最大差值。2.1.13 重复性：重复性表示传感器在输入量按同一方向作全量程连续多 次变动时所得特性曲线不一致的程度。特性曲线一致，重复性就好，误差 也小。重复性误差ez可从曲线Amax最大者求岀，由于校准的循环次数不同， 其最大偏值的不一样，故用此法求出的值不太可靠。根据标准偏差计算重 复性指标是比较合理的方法。分别求岀全部校准数据与其相应行程的标准 偏差a,然后按下计算重复性误差：色= 21如 X100%(2-22)UfsA前的系数取2时，误差完全依正态分布，置信概率为95%；取3时， 置信概率为99.73%。2.1.1.4灵敏度：线性传感器校准

32、曲线的斜率就是其静态灵敏度，非线性 传感器的灵敏度则随输入量而变化，线性传感器静态灵敏度k的计算式如 下：k = -(2-23)X例如，一个位移传感器在位移变化1mm (输入信号的变化量)时，输 燕山大学本科生毕业设计（论文）岀电压变化300mV （输岀信号的变化量），则其灵敏度为300mV/mmo非 线性传感器的灵敏度可用dy/dx表示。2.1.2传感器的动态特性动态特性是指传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。实际被测 量随时间变化的形式可能是各种各样的，在研究动态特性时通常根据标准 输入特性来考虑传感器的响应特性。标准输入有两种：呈正玄变化和阶跃 变化的输入。2.2自制传感器模块阻抗压

33、电加速器图2-3三种传感器电路原理图传感器模块宙三个自制传感器组成：方位倾斜传感器（tilt sensor）,压 电加速计（accelerometer）,振动传感器（vibration sensor）o 如图 2-3o 跌 倒行为可宙这三个传感器信息融合来检测得到：身体的姿势宙方位倾斜传 感器测量，竖直加速度变量由压电加速计测量，无意识的身体表而振动变 量宙振动传感器测量。经过定量/定性转换后，三个传感器信息分别变成了 布尔型符号数据来表征“姿势、“加速度和“振动这些符号数据进一步进 行信息融合便得到病人的情况。如果“姿势变量用“躺着和“站着表示， 竖直加速度变量的有无用“真和“假表示，身体表

34、而振动变量的有无也用 “真和“假表示，那么跌倒行为的初级传感器信息融合的规则如下：如果（姿势=“站着” and加速度=“真” and振动=“真”） 所以情况是跌 倒如果（姿势=“站着and加速度=“真” and振动=“假”）所以情况是已#第2章传感器经跌倒并且死了如果（姿势=“站着” and加速度=“假” and振动=“真”） 走如果（姿势=“站着” and加速度=“假” and振动=“假”） 离传感器如果（姿势=“躺着” and加速度=“真” and振动=“真”） 感器功能故障如果（姿势=“躺着” and加速度=“真” and振动=“假”） 感器功能故障如果（姿势=“躺着” and加速度=“

35、假” and振动=“真”） 息如果（姿势=“躺着” and加速度=“假” and振动=“假”） 离传感器或者肯定死了所以情况是行所以情况是远所以情况是传所以情况是传所以情况是休所以情况是远2.3本章小结传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。本章介绍了传感器的 特性和自制传感器的信息汇总，得出的结果。11第4章蓝牙技术第3章系统总体结构设计3.1概述在社会经济迅猛发展的同时，中国正在逐步进入老龄化的阶段。医疗 保健在发达国家中是第一大产业，其至超出了信息技术产业，在中国，同 样也将是最大的产业之一。随着人民生活水平的提高，市民们自然越来越 注重自身特别是老年人的身体健康，而跌倒问题困扰很多老

36、年人家庭，因 此更迫切地需要优质的、方便的、随时随地的医疗保健服务。设计基于作 为而向社区公众的服务切入点，可以带动起整个社区群体跨入智能化、数 字化医疗健康服务的时代，在21世纪高科技应用的基础上真正做到“老有 所养”。本文介绍利用传感器和蓝牙技术构成的远程监护中的跌倒传感器, 及时的解决老年人意外发生跌倒的情况。老年人跌倒监护系统由主控制器模块，蓝牙模块，数据模块，手触模 块和显示及操作界而模块组成。基于ARM7,结合蓝牙技术和固话/移动通 讯的跌倒监护系统的具体实现构架如下图31。图3老年人跌倒监护系统总体结构图老年人跌倒监护系统采用电子传感技术、计算机技术和信息传输技术, 对用户提供服

37、务，同时对老年人情况进行远程监控。它包括内部传感系统、家庭接入系统及智能传感/执行设备等几个部分。3.1.1老年人跌倒监护系统具有功能(1) 手动报警，及时与有关人员，单位取得联系(2) 自动报警(3) 声音报警，出现跌倒情况，系统做出声音报警3.1.2老年人跌倒监护系统主要构成模块功能(1) 主控制器模块：实现对数据模块，蓝牙模块和显示及操作界面的全 面优化控制。使用ARM7 TDMI-S CPU 作为主控制器，ARM7 TDMI-S CPU是整个系统的核心。它作为一个嵌入式网关，将外部网络与传感器模 块通过蓝牙模块连接在一起，是整个系统运行的平台的核心。(2) 蓝牙模块：系统和各电器之间，

38、包括接收和发送。实现系统对传感 器的监管，从而完成对用户状态信息的监护。采用爱立信(Ericsson)公司的 ROKI01008型电路作为蓝牙无线通信模块，实现智能系统与座机/移动手 机的通信。(3) 数据传输模块：传感器与蓝牙之间的数据处理，将传感器的模拟信 号转化为蓝牙设备可以识别的数字信号。数据采集芯片ADpC812的优点 是集成了一个完全可编程、自校准、高精度的模拟数据采集系统，它的体 积小、成本低，通过采用闪速/电擦除存储器，辅之以内含的加载器和调 试软件，解决了以ROM为基础的芯片产品的灵活性差、存储困难等问题， 也使系统的设计、编程、调试更加简便。(4) 显示及操作界而模块：设置

39、友好显示界面，便于人机交互；设置良 好的操作界面，便于用户操作，实现对系统的优化控制。通过LCD显示信 号源，处理命令，用户与控制对象实现信息交互。3.2主控制器模块ARM7 TDMI-S CPU是整个系统的核心。它作为一个控制中心，将终 端设备通过蓝牙模块与电话网络连接在一起，是整个系统运行的平台。传 感器模块获得的信息可以通过该中心将跌倒情况通知服务中心。首先，在监护方面，ARM7 TDMI-S CPU负责从蓝牙模块接收信息， 然后根据设备提供的操作指令做出响应的处理方法，实现用户对报警信号 的监控。其次，在人机交互方面，ARM7 TDMI-S CPU的任务就是在LCD上显 示相应的操作信

40、息和对象的状态信息，即传感器模块的工作状态，通过良 好的界面指导用户完成设置，实现友好的人机交互功能。同时，一旦岀现 紧急或危险的状况时，及时采取必要的保护措施，并通过座机发送报警信 息。本老年人跌倒监护系统的主控制器模块采用LPC2141/2/4/6/8,它是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32/16位ARM7 TDMI-S CPU的微 控制器，并带有32kB和512kB嵌入的高速Flash存储器。128位宽度的 存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。 对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低 超过30%,而性能的损失却很小。较小的封装和

41、很低的功耗使LPC2141/2/4/6/8特别适用于访问控制和POS机等小型应用中；由于内置 了宽范围的串行通信接口(从USB2.0Device(全速)、多个UART、SPk SSP和I2C总线接口)和8kB到40kB的片内SRAM,它 们也非常适合于通信网关、协议转换器、软件modem.语音识别、低端成 像，为这些应用提供大规模的缓冲区和强大的处理功能。多个32位定时 器、1个或2个10位ADC、10位DAC、PWM 通道、45个高速GPIO 口以及多达9个边沿或电平触发的外部中断管脚，使它们特别适用于工业 控制和医疗系统。LPC2141/2/4/6/8 主要特性(1) 16/32位ARM7

42、TDMI-S微控制器，超小LQFP64封装。(2) 8kB40kB的片内静态RAM 和32kB512kB的片内Flash程序存 储器。128位宽度接口/加速器可实现高达60 MHz工作频率。(3) 通过片内boot装载程序实现在系统编程/在应用编程(ISP/IAP)。 单个Flash扇区或整片擦除时间为400ms。256字节编程时间为1ms。(4) Embedded ICE RT和嵌入式跟踪接口提供实时调试(通过片内Real Monitor软件)和高速跟踪指令执行。(5) USB 2.0全速设备控制器具有2kB的端点RAMo此外，LPC2146/8 提供8kB的片内RAM,可被USB的DMA控

43、制器访问。(6) 1 个或2个(LPC2141/2 vso LPC2144/6/8) 10 位ADC 转换器，提 供总共6/14路模拟输入，每个通道的转换时间低至2.44us。(7) 1个10位的D/A转换器提供可变的模拟输岀(LPC2141除外)。(8) 2个32位定时器/外部事件计数器(带4路捕获和4路比较通道)、 PWM单元(6路输出)和看门狗。(9) 低功耗实时时钟(RTC)具有独立的电源和特定的32kHz时钟输入。(10) 多个串行接口，包括2个UART(16C550)、2个高速I2C 总线(400 k bit/s)、SPI和具有缓冲作用和数据长度可变功能的SSP。(11) 向量中断

44、控制器(VIC)o可配置优先级和向量地址。(12) 多达45个可承受5V电压的通用I/O 口(LQFP64封装)。(13) 多达9个边沿或电平触发的外部中断管脚。(14) 通过一个可编程的片内PLL (lOOus的设置时间)可实现最大为60MHz的CPU操作频率。(15) 片内集成振荡器可操作频率为130 MHz的外部晶体或频率高达 50MHz的外部振荡器。(16) 低功耗模式：空闲和掉电。(17) 可通过个别使能/禁止外围功能和外围时钟分频来优化额外功耗。(18) 通过外部中断，USB,掉电检测(BOD)或实时时钟(RTC)将处理器 从掉电模式中唤醒。(19) 单电源，具有上电复位(POR)

45、和掉电检测(BOD)电路：(20) CPU操作电压范围：3.0V3.6V。3.3本章小结系统的总体结构是利用成熟技术和模块化结构结合的。然后简单介绍 一下主控制器。19第4章蓝牙技术4.1概述随着通信和集成电路技术的发展，以蓝牙为代表的小区域无线移动通 信技术正不断渗透到工业生产、商业活动、科学实验和家庭生活等领域之 中。医学临床监护技术就是把患者的各种重要生命体征及时、准确地提取 出来进行处理、分析，帮助医护人员对患者病情进行监测和防护的技术。 在现有医疗监护系统中，患者身上佩戴的传感器采集的数据多通过串口电 缆(RS232 / 485)传送到PC上或通过串口联网服务器传到局域网上。宙于所

46、检测的信号大多是人体信号，而人体处于自然状态时的信号才能够真实地 反映其生理状况。因此将检测设备通过有线方式连到人体上进行监测的传 统方法会使患者感觉受到束缚，无法放松心情，从而导致所检测到的数据 不准确。特别在病房里，各种连线不仅使病人感到不适，而且还使病房显 得杂乱无章，影响医护人员的工作效率。因此医疗单位希望以一种低成本、 高可靠性的无线传输方案来代替传统的有线方式。蓝牙技术具有微功率、 抗干扰能力强、组网灵活等特点，是实现无线医疗监护系统的理想选择。4.1.1蓝牙技术的发展现状和趋势随着计算机网络和移动电话技术的迅猛发展，人们越来越迫切需要发 展一定范围内的无线数据与语音通信。正是在这种大环境下，以爱立信为 首，由五家 IT 界巨人 Ericsson, TOSHIBA, IBM, INTEL 和 NOKIA 于1998年5月共同提出了一种近距离无线数字通信的技术标准，这就 是蓝牙(Bluetooth)技术。这项技术公布后，迅速得到包括摩托