運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下人體呼吸量與呼吸率檢測(cè)

1.45萬字
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摘要
在一些復(fù)雜的環(huán)境往往充斥著有害氣，例如火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)等，從事這些危險(xiǎn)職業(yè)的人，在救人的同時(shí)卻不能保證自己的人身安全，甚至連自身的實(shí)時(shí)狀態(tài)都無法了解，這樣隨時(shí)可能發(fā)生危險(xiǎn)，本文的設(shè)計(jì)就是出于對(duì)這一點(diǎn)的考慮，從一個(gè)方面出發(fā)，試圖設(shè)計(jì)消防員在執(zhí)行任務(wù)或者防化兵在訓(xùn)練時(shí)能夠及時(shí)了解與自身呼吸相關(guān)的生理狀態(tài)的裝置。
MSP430系列單片機(jī)是一種新型的、具有高性能模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)處理電路、面向手持設(shè)備的新一代單片機(jī)，其超低的功耗為電池供電測(cè)量應(yīng)用提供了最終的解決方案。
本課題對(duì)防毒面具改裝呼吸量與呼吸率檢測(cè)裝置的組成、功能及技術(shù)要求進(jìn)行了理論和技術(shù)上的應(yīng)用研究。
依據(jù)低功耗、高可靠性的原則，本文完成了以下的工作：
1、對(duì)多種型號(hào)氣體流量傳感器進(jìn)行比較、參數(shù)分析，選取適合本課題的傳感器；
2、完成以MSP430單片機(jī)為核心的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)；
3、完成呼吸量與呼吸率的檢測(cè)算法。
關(guān)鍵字：穿戴式； 呼吸量與呼吸率檢測(cè)； MSP430單片機(jī)； 低功耗； 電路設(shè)計(jì)

Abstract
In some complex environments are often filled with harmful gas, such as the scene of the fire, in these dangerous occupation, in saving at the same time they cannot ensure his personal safety, or even real-time state even their own can not understand, it may be dangerous at any time, this design is out of this consideration, starting from one aspect, attempts to design the firemen in the execution of a task or the chemical defense training can understand promptly the device itself breathing state.
MSP430 Series is a new, high performance analog signal and digital signal processing circuit for handheld devices, a new generation of SCM, the ultra low power provides the ultimate solution for battery powered applications measurement.
This paper modified respiratory volume and respiratory rate detection control part of the device, composition, function and technical requirements of the application research, theory and technology of gas masks based on cost, low power consumption, high reliability, this paper completed the following work:
1, the various types of gas flow sensor are compared,parameter analysis, to select the sensor for the topic;
2, to complete the design of hardware system based on MSP430 micro-controller;
3, complete detection algorithm respiratory volume and respiratory rate.

Key words: Wearable , Respiratory volume and respiratory rate detection , MSP430Micro- Controller , Ultra-Low-Power , circuit design .


目錄
第一章 緒論 - 1 -
1.1 課題背景及現(xiàn)狀 - 1 -
1.2 檢測(cè)呼吸信號(hào)的意義 - 2 -
1.3 本課題主要所做工作 - 3 -
第二章 傳感器型號(hào)及其參數(shù)的選取 - 4 -
2.1 霍尼韋爾氣體流量傳感器 - 4 -
2.1.1 AWM720P1氣體質(zhì)量流量傳感器 - 4 -
2.1.2 AWM40000系列氣體質(zhì)量流量傳感器 - 5 -
2.2 Schmidt系列流量傳感器 - 6 -
2.3 M315274氣體流量傳感器 - 8 -
2.4 winsen/F1031氣體流量傳感器 - 9 -
2.5 MEMS氣體流量傳感器 - 9 -
2.5.1 MEMS氣體流量傳感器基本原理 - 9 -
2.5.2 MEMS傳感器優(yōu)點(diǎn)及在醫(yī)療方面的應(yīng)用 - 10 -
2.6 小結(jié) - 11 -
第三章 MSP430單片機(jī)最小系統(tǒng) - 12 -
3.1 MSP430F169單片機(jī) - 12 -
3.2 MSP430F169單片機(jī)最小系統(tǒng) - 14 -
3.2.1 晶體振蕩器電路 - 14 -
3.2.2 復(fù)位電路 - 15 -
3.2.3 JTAG接口電路 - 16 -
3.3 電源模塊 - 16 -
3.4 衰減電路 - 18 -
3.5 LED燈顯示模塊 - 19 -
3.6 串口通信電路 - 20 -
3.7 小結(jié) - 21 -
第四章 呼吸量與呼吸率檢測(cè) - 22 -
4.1 軟件設(shè)計(jì)思路 - 22 -
4.2 ADC模塊程序設(shè)計(jì) - 22 -
4.3 呼吸量與呼吸率的檢測(cè)算法 - 28 -
4.4 小結(jié) - 29 -
第五章 總結(jié)與展望 - 29 -
參考文獻(xiàn) - 31 -
致 謝 - 34 -