臺灣博碩士論文加值系統

本論文主要專門為運動健身或行動不便的病患所設計的一套無線生理資訊網路系統。它可使用在健身房、醫院、家中或任何地方。只要隨身攜帶PDA及監測器，就可隨時隨地即時觀看自己的運動狀況及心電圖，同時也將資料儲存，然後將所記錄的資料交由醫生做為身體狀況的分析。本系統利用加速規與電極感測受測者的運動行為及心電狀況。因考量到無障礙空間、長時間配帶的因素，使用低耗電的德州儀器 MSP430微控制器搭配Nordic nRF24L01無線模組建立起Body Sensor Network，再透過藍牙技術將資料傳送到具有藍牙功能的Notebook PC或PDA。

This paper focuses on the development of a wireless physiological information network system for monitoring physiological conditions of patients or subjects during exercise. This system can be used in gymnasium , hospital ,or home .Through hand-carry PDA and monitoring devices, the exercise state and physiological state can be immediately recorded, stored, and transmitted to a doctor. Our system is ubiquitous ,long-time worn, and low power consumption, due to using low-power processor(TI MSP430) and RF chip (Nordic nRF24L01). Use Bluetooth interfacing, the recorded data can be transmitted to a Notebook PC or commercial PDA.

目錄
第一章 緒論…………………………………………………………1
1.1 前言…………………………………………………………1
1.2 研究動機與目的……………………………………………1
1.3 相關論文研究………………………………………………2
第二章 背景知識介紹……………………………………………… 4
2.1心電原理…………………………………………………… 4
2.2加速度原理………………………………………………… 6
2.3角速度原理………………………………………………… 7
第三章 系統設計…………………………………………………… 8
3.1系統架構…………………………………………………… 8
3.1.1系統平台介紹…………………………………………8
3.1.2個人身體訊號的量測…………………………………9
3.1.3電腦端訊號顯示…………………………………… 10
3.2 工作原理………………………………………………… 10
3.2.1足部及腿部Sensor傳送端流程…………………… 10
3.2.2 nRF24L01接收端及藍牙傳送流程…………………11
3.2.3 Notebook PC LabVIEW接收流程………………… 12
3.3 系統硬體電路…………………………………………… 13
3.3.1 傳送端………………………………………………13
3.3.2 接收端………………………………………………18
3.3.3 電腦接收端…………………………………………48
第四章 結果與討論……………………………………………… 50
4.1結果顯示…..………………………………………………50
4.1.1靜止狀態….…………………………………………50
4.1.2 坐姿變站姿狀態……………………………………51
4.1.3走路狀態…………………………………………… 52
4.1.4跑步狀態…………………………………………… 52
4.2 討論……………………………………………………… 53
4.2.1心電訊號…………………………………………… 53
4.2.2系統特點…………………………………………… 53
第五章 結論與未來展望………………………………………… 57
參考文獻…………………………………………………………… 58

圖目錄
圖1-1 多感測器穿戴系統………………………………………… 2
圖1-2 藍牙無線生理監控系統…………………………………… 3
圖2-1 心臟各部位示意圖………………………………………… 4
圖2-2 ECG波形………………………………………………………5
圖2-3 肢導程圖…………………………………………………… 6
圖3-1 CSR Casira Bluetooth發展工具………………………… 8
圖3-2 Body Sensor Network系統架構……………………………9
圖3-3 各量測裝置方塊圖…………………………………………10
圖3-4 足部及腿部Sensor傳送端流程圖…………………………11
圖3-5 nRF24L01接收端及藍牙傳送流程圖………………………12
圖3-6 Notebook PC LabVIEW接收流程圖……………………… 13
圖3-7 ADXL330接腳圖…………………………………………… 15
圖3-8 方向重力對應輸出反應……………………………………15
圖3-9 ADXL330功能方塊圖……………………………………… 16
圖3-10 三軸加速度感測電路………………………………………17
圖3-11 ENC-03RD 接腳圖…………………………………………18
圖3-12 角速度感測電路……………………………………………18
圖3-13 ECG前置電路實際PCB圖………………………………… 19
圖3-14 ECG訊號前置處理電路……………………………………19
圖3-15 INA2332內部架構及基本連接圖…………………………21
圖3-16 實際通道內TDD與頻率跳躍的方式………………………23
圖3-17 藍牙通訊協定堆疊圖…….………………………………24
圖3-18 藍牙無線晶片內部架構方塊圖………………………… 26
圖3-19 藍牙無線模組接腳圖…………………………………… 26
圖3-20 nRF24L01方塊圖………………………………………… 28
圖3-21 無線模組接腳圖………………………………………… 29
圖3-22 ShockBurstTM傳送方式………………………………… 30
圖3-23 是否使用ShockBurstTM技術電流損耗的差異比較圖… 31
圖3-24 nRF24L01之星形網路連結圖…………………………… 32
圖3-25 MSP430F1611功能方塊圖…………………………………34
圖3-26 操作模式和電流消耗比較圖…………………………… 35
圖3-27 Timer_A模組方塊圖………………………………………36
圖3-28 上數模式……………………………………………………37
圖3-29 上數模式旗標設定…………………………………………38
圖3-30 ADC12類比數位轉換器方塊圖……………………………39
圖3-31 USART在SPI模式功能方塊圖…………………………… 42
圖3-32 MSP430為主，外部裝置為僕…………………………… 43
圖3-33 MSP430為僕，外部裝置為主…………………………… 44
圖3-34 SGM4054接腳圖……………………………………………44
圖3-35 SGM4054充電電路圖………………………………………45
圖3-36 Si2312及BAT54接腳圖……………………………………46
圖3-37 TPS799xx系列接腳圖…………………………………… 47
圖3-38 TPS799xx內部方塊圖…………………………………… 47
圖3-39 LDO電壓轉換電路圖………………………………………48
圖3-40 LabVIEW內部架構圖………………………………………49
圖4-1 ECG訊號……………………………………………………50
圖4-2 靜止時的狀態顯示……………………………………… 51
圖4-3 坐姿變站姿狀態顯示…………………………………… 51
圖4-4 行走時的狀態顯示……………………………………… 52
圖4-5 跑步時的狀態顯示……………………………………… 53
圖4-6 nRF24L01接收端正面圖………………………………… 54
圖4-7 加速規及陀螺儀傳送端………………………………… 54
圖4-8 nRF24L01接收端背面圖………………………………… 55
圖4-9 資料測試圖……………………………………………… 56

表目錄
表3-1 為無線模組接腳功能……………………………………… 29
表3-2 nRF24L01操作模式設定……………………………………30
表3-3 Timer_A計數模式………………………………………… 37
表3-4 參考電壓設定方式……..…………………………………40
表3-5 ADC轉換模式的說明和設定方法………………………… 41

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