设计说明书
总字数：18000+
摘 要
随着医疗技术的高速发展，医疗设备已经大规模应用于临床医学领域。在重症监护室两种医疗设备不可或缺，它们分别是呼吸机和监护仪。呼吸机作为一项能人工替代自主通气功能的有效手段，已普遍用于各种原因所致的呼吸衰竭、大手术期间的麻醉呼吸管理、呼吸支持治疗和急救复苏中，在现代医学领域内占有十分重要的位置。呼吸机是一种能够起到预防和治疗呼吸衰竭，减少并发症，挽救及延长病人生命的至关重要的医疗设备。监护仪是一种以测量和控制病人生理参数，并可与已知设定值进行比较，如果出现超标可发出警报的装置或系统。监护仪与监护诊断仪器不同，它必须24小时连续监护病人的生理参数，检测出变化趋势，指出临危情况，供医生应急处理和进行治疗的依据，使并发症减到最少达到缓解并消除病情的目的。它们能提供病人心率、血氧饱和度、体温等多种重要参数，是国家规定术前、术中、术后必用的医疗设备。
本论文设计了基于STM32单片机的病床监护系统设计，有效解决当前医疗设备分布式管理带来的医护人员配备负担问题及设备运行状态无法实时远程监控问题。论文根据系统功能需求和性能指标设计了系统总体方案。远程监测系统分为上、下位机两部分。下位机负责数据采集、存储和传输，论文设计了基于STM32的高效稳定的无线节点硬件结构和工作原理，完成了软硬件设计和调试，在该平台上移植了嵌入式操作系统，制定了有效的串口数据采集通信方案。上位机部分以服务器为核心，采用MQTT协议，包括监测中心服务器和监测终端。对用户当前的体温、起夜次数、睡眠质量、心率血氧、输液瓶内的液体等进行试试监测，监测到用户的体温、心率、血氧不在设置的范围之内进行声光报警提醒，且通过WiFi将监测的数据远程传输到用户的手机端，且医护人员可以根据当前用户的实际情况进行设置，且可以使用OLED将监测的数据进行实时显示。实际测试结果表明，论文所设计的基于STM32单片机的病床监护系统，完全满足设计时提出的性能指标，目前此系统已进入到试运行阶段，具有较高的应用价值。
关键词：单片机；病床监护；远程控制技术；自动控制技术
Abstract
In recent years, medical equipment ventilators and monitors have been widely used in intensive care units. How to strengthen the management and monitoring of the use of medical equipment, improve the lean level of equipment management, and reduce the need for escorts has become a hot topic of concern. This paper designs a hospital bed monitoring system based on STM32 microcontroller, which can effectively solve the problem of the burden of medical staff and the remote monitoring of equipment operation status caused by the distributed management of medical equipment. The paper designs the overall scheme of the system according to the functional requirements and performance indexes of the system. The remote monitoring system is divided into two parts: upper and lower computer. The lower computer is responsible for data acquisition, storage and transmission. The paper designs the hardware structure and working principle of an efficient and stable wireless node based on STM32, and completes the hardware and software design and debugging. The embedded operating system is transplanted on the platform, and an effective serial data acquisition and communication scheme is developed. The upper computer takes the server as the core and adopts MQTT protocol, including the monitoring center server and monitoring terminal. Try to monitor the user’s current body temperature, number of getting up at night, sleep quality, heart rate and blood oxygen, liquid in infusion bottle, etc. When the user’s body temperature, heart rate and blood oxygen are not within the set range, sound and light alarm will be given to remind the user, and the monitored data will be remotely transmitted to the user’s mobile phone through WiFi, and the medical staff can set it according to the actual situation of the current user. And OLED can be used to monitor the data for real-time display. The actual test results show that the hospital bed monitoring system based on STM32 single chip microcomputer designed in this paper fully meets the performance indexes proposed in the design. At present, this system has entered the trial run stage and has high application value.
Key words：MCU; Hospital bed monitoring; Remote control technology; Automatic control technology
目 录
1 绪论
1.1研究背景及意义
1.2国内外研究现状
1.2.1国内研究现状
1.2.2国外研究现状
1.3课题设计目标
1.4本文创新点
1.5本章小结
2 系统可行性分析
2.1 市场需求预测分析
2.2 技术可行性分析
2.2.1 系统工作原理
2.2.2 关键技术分析
2.2.3 平台开发介绍
2.2.4 开发人员情况
2.3 经济可行性分析
2.4 管理可行性分析
2.5 分析总结
3 系统需求分析
3.1 系统功能需求分析
3.3.1 功能划分
3.3.2 各功能描述
3.2 性能及其它需求分析
3.2.1 性能需求
3.2.2 安全性需求
2.2.3 其它特性
4 系统总体设计方案
4.1系统总体设计准则
4.2系统各模块功能设计
4.3系统设计目标
4.4本章小结
5 系统硬件设计
5.1系统硬件结构分析
5.2电源模块电路设计
5.3单片机最小系统模块电路设计
5.4非接触测温传感器模块电路设计
5.5心率血氧监测模块电路设计
5.6 红外避障睡眠质量模块电路设计
5.7 输液液位监测模块电路设计
5.8显示模块电路设计
5.9WiFi模块电路设计
5.10报警模块电路设计
5.11 本章小结
6 系统软件设计
6.1软件系统设计需求
6.2主程序结构及流程图
6.3子程序结构及流程图
6.3.1按键模块子程序
6.3.2显示模块子程序
6.3.3处理模块子程序
6.4本章小结
7 系统的实现及测试
7.1系统实现
7.1.1硬件实现
7.1.2软件实现
7.2病房监测系统电路功能测试
7.3测试结果分析
7.4本章小结
8 系统使用说明
8.1 硬件功能使用指南
8.2 软件功能使用说明
9 总结与展望
9.1总结
9.2展望
参考文献
致 谢
附录
附录一：原理图
附录二：PCB
附录三：主程序
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