足底动静脉脉冲系统的设计与实现

足底动静脉脉冲系统的设计与实现

论文摘要

近几年血栓疾病为全球总死亡率的第一位常见原因,现在全人类正面临着血栓栓塞性疾病的巨大挑战。伴随着血管外科专业的迅速发展和多种诊疗技术的推广应用,深静脉血栓的检出率逐趋增多,并成为周围血管疾病中的常见病、多发病。血栓一旦形成,往往造成严重后果,不易治疗,因此防重于治。深静脉血栓的形成可以采取物理、药物方法或两者联合的方法进行预防。由于单纯使用药物预防,存在不少缺点,在此背景下,机械性预防措施逐渐受到人们青睐并成为研究与应用的热点。本文设计的足底动静脉脉冲系统模拟人行走时腿部血液循环的生理过程,促进血液流动,针对下肢不能行走的病人,对足底动静脉间歇加压,减少静脉淤滞,可有效的预防下肢深静脉栓塞的形成,降低血栓症及其并发症的风险。本文重点讨论了足底动静脉脉冲系统的硬件和软件的设计与实现方法。根据下肢静脉血流的典型生理值,给出了硬件设计原理和主要电路的设计方法,阐述了脉冲压力的控制方法。完成了全部样机设计与实验,并初步完成了升级工作。系统主要由控制器和充气垫组成。控制器以单片机为主控芯片,通过控制空气脉冲使充气垫迅速充气膨胀。每次有效的充气加压后,控制器再自动地将充气垫中的空气排出。控制器主要包括空气压缩机、储气罐、电磁阀、电源模块、主控制板和显示屏。主控制板主要包括数据采集、数据存储器、人机接口电路、报警、稳压电路、串口通讯接口、看门狗、电磁阀控制电路等模块。为了使系统能在复杂的环境中稳定可靠的长时间运行,系统中采用了去耦电路、光电隔离、看门狗等抗干扰措施。实验表明,本文给出的设计方法是合理正确的。随着电子技术的发展,人们对仪器的性能和人机交互的友好性提出了更高的要求。系统的升级工作主要是对主控制板的改进。主控制板以嵌入式32位控制器S3C4480为主控芯片,uC/OS-Ⅱ为实时操作系统。主要实现了数据采集模块、触摸屏操作模块、彩色LCD显示模块、数据存储电路和自动报警模块。RTOS的使用增加了系统的稳定性和相应的实时性。触摸屏、彩色LCD和图形用户界面(GUl)的使用大大提高了人机交互的友好性,易操作性。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 前言
  • 1.1 研究意义
  • 1.2 深静脉血栓形成的病理学基础
  • 1.3 深静脉血栓形成的诊断与治疗
  • 1.4 深静脉血栓形成的预防
  • 1.5 本文的主要工作
  • 第二章 足底动静脉学生理基础
  • 2.1 足底静脉丛理论
  • 2.2 负重的原理
  • 2.3 基本概念
  • 2.3.1 容量血管
  • 2.3.2 静脉的可扩张性与塌陷
  • 2.3.3 血流量和血流速度
  • 第三章 样机设计
  • 3.1 系统组成与功能
  • 3.2 硬件系统设计
  • 3.2.1 CPU的选择与外围电路
  • 3.2.2 液晶显示单元
  • 3.2.3 气垫压力采集模块
  • 3.2.4 电磁阀驱动电路与气泵回路
  • 3.2.5 数据存储模块
  • 3.2.6 键盘设计
  • 3.2.7 电源与看门狗电路设计
  • 3.3 软件设计
  • 3.3.1 主程序设计
  • 3.3.2 数量转换与软件实现
  • 3.4 设备验证
  • 3.4.1 测量设备介绍
  • 3.4.2 实验结果
  • 3.5 上位机监控软件
  • 第四章 基于嵌入式ARM控制系统设计
  • 4.1 微处理器S3C44B0简介
  • 4.2 系统硬件设计
  • 4.2.1 JTAG模块与复位电路
  • 4.2.2 存储模块的设计
  • 4.2.3 I/O接口电路
  • 4.2.4 A/D转换与定时器模块
  • 4.2.5 中断控制器
  • 4.2.6 LCD接口电路
  • 4.2.7 触摸屏接口电路
  • 4.2.8 RTC模块
  • 4.2.9 IIC接口电路
  • 4.2.10 串口模块
  • 4.3 系统软件设计
  • 4.3.1 嵌入式系统原理
  • 4.3.2 UC/OS-II操作系统内核结构及使用
  • 4.3.3 主程序设计
  • 4.3.4 片内A/D编程
  • 4.3.5 图形用户界面
  • 4.3.6 触摸屏编程
  • 4.3.7 中断服务子程序设计
  • 第五章 总结与展望
  • 附录
  • 附录1 样机实物图
  • 附录2 嵌入式主控板实物图
  • 附录3 GUI硬件驱动层接口函数源程序
  • 附录4 实验数据
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表的论文
  • 学位论文评阅及答辩情况表
  • 相关论文文献

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