基于STM32的艾灸床监控系统的设计与开发

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随着时代的飞速发展和技术的不断革新,医疗保健床不断地趋于自动化、智能化、人性化,但是结合传统中医艾灸和现代机械的艾灸床的发展却落后于时代的步伐,没有适用的监控系统。本文利用嵌入式技术,并根据艾灸床的机械结构和工作原理,设计开发了一种适用于医用艾灸床的监控系统,也是首次将监控系统运用到艾灸床当中。本文采用STM32F103ZET6作为整个监控系统的主控芯片,使用温度传感器检测艾灸床工作时的温度,使用烟雾传感器检测艾灸诊室的烟雾浓度,使用TFTLCD屏幕设计了具有触控功能的人机交互界面,加入语音识别芯片,设计了语音控制模式,并使用QT开发了可远程监控的PC端上位机监控界面。本文设计的艾灸床监控系统能够实时检测艾灸床的运行状态,并且能够实现超限报警,有效地预防安全事故的发生,该监控系统可通过触摸屏控制、语音控制和上位机控制三种控制方式来调节艾灸床运行状态,具有较好的监控效果。论文主要进行了以下方面的工作:(1)监控系统方案设计。分析了传统艾灸床的工作原理及影响理疗效果的重要因素,围绕这些因素制定了艾灸床监控系统的方案。方案中确定通过语音控制、触摸屏控制和上位机控制这三种方式对艾灸床进行监控,监控系统通过烟雾检测模块和温度检测模块分别检测艾灸诊室的烟雾浓度和艾灸床熏灸腔内的温度,测得的数据也将同步显示在触摸屏和上位机监控界面上,烟雾浓度和温度数据还将用于报警模块。方案中确定采用模糊PID算法作为温控算法,完成了硬件模块的元器件选型,确定通过蓝牙通信模块连接STM32单片机和上位机。(2)监控系统硬件设计。根据功能需求,给出了硬件总体框图,分别设计温度检测电路、烟雾浓度检测电路、语音控制电路、触控模块电路和电机驱动电路,并进行验证分析。(3)监控系统软件设计。确定了系统软件部分要实现的功能并给出了功能结构图,使用C语言在MDK中开发下位机软件,主要包括各硬件模块的配置函数和控制函数、算法的实现、语音指令库的编写、TFTLCD触控界面的编写以及一系列执行函数;上位机则是采用C++语言在QT中开发,编写了登录界面和监控界面,包括温度及烟雾浓度的实时数据及变化曲线显示,用户数据和实时数据的保存,控制按钮的执行函数。(4)监控系统功能测试。对温度检测模块、烟雾浓度检测模块、蓝牙模块和语音控制模块进行了测试,并在此基础上进行了系统总体测试,并根据测试结果对监控系统的性能进行分析,各项功能都已实现且系统运行稳定,得出结论:艾灸床监控系统基本符合设计要求。
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