内容发布更新时间 : 2024/12/23 12:00:08星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
(2)搭建交叉编译环境，在机器人本体上(ARM处理器)使用串口通信方式，编写串口通信程序收集心率数据并进行简单的处理。
(3)完成网卡驱动由PC机到ARM处理器的移植，实现处理器的无线网络通信。将心率数据通过网络编程发送到远程客户端。 1.4本章小结
本章主要说明本课题研究背景和国内外现状，并依据以上两点确定立项原因。于此同时，简要说明本文研究的内容以及将要开展的几方面工作。使读者了解本文的研究内容和系统实现的功能。
第二章 系统总体结构及硬件设计与实现
2.1 系统分析设计
移动机器人日常主要工作是打扫房间，工作区域十分固定，老人与移动机器人的距离通常保持在一定的范围内。与此同时，手环与移动机器人是分离的。为此本系统在手环与移动机器人之间通信设计上优先选择近距离无线通信技术。近些年，由于通信与信息技术的日新月异，各种以无线方式进行通信的技术得到广泛的应用，并且已十分成熟。
如今应用较为广泛的近距离无线通信技术有蓝牙技术、Wi-Fi、IrDA技术、ZigBee技术等。各种近距离无线通信技术都有其自己的特点。有些技术适合对功能进行扩充，而有些因满足特定应用得名，还有传输的速度、传输距离、功耗等各自的不同。在各种通信技术中，蓝牙技术被广泛应用于各种设备之间，并且技术成熟。它的通信范围在10m内，并且能够达到1Mbps传输速率，传输效率高，稳定性强。所以，本系统选用蓝牙技术进行移动机器人与心电手环之间的通信。移动机器人需要将老人心率数据发送到子女客户端，因为子女通常不在家中，所以子女客户端要接收到心率数据需要网络通信。移动机器人日常工作是打扫房间，不能固定在一个位置，将机器人与有线网络进行连接显然是不合理的。因此，需通过无线网络通信将心率数据发送到子女客户端。
通过以上分析，可以设计出系统的总体框图：
由图可知，本系统工作流程可分为两个阶段，第一阶段是心电模块采集老人心率数据。蓝牙从模块将数据发送到移动机器人蓝牙主模块上。第二阶段是蓝牙主模块接收心率数据，并在移动机器人的ARM9处理器上对
数据简单处理。然后将心率数据利用无线网络发送到远程客户端错误！未找到引用
源。
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2.2硬件选型
2.2.1心电模块的选择
由于考虑到心电模块要穿戴到空巢老人手腕上。所以，心电模块选型
上要在保证心电信号稳定性的前提下适合穿戴。心电模块选择了STM32F103C8T6微处理器为内核，STM32是ST公司推出的基于ARM-Cortex-M3内核的32位单片机。该单片机计算处理数据能力比8位和16位单片机强很多，并且处理代码效率更高。在功耗方面，该单片机具有三种模式相互切换，可以使功耗达到最低。由于心电模块要安放在可穿戴手环上，所以对功耗方面要求尽可能最低。而该单片机刚好满足可穿戴设备对功耗方面的要求。心电采集模块选用的是AD8232芯片，该芯片主要用于ECG和一些生物电的测量。因为该芯片本身集成了一些先进设备，可以自动滤去噪声或是放大微弱的生物电信号，所以对其采集数据的准确性能够得到一定的保证。与此同时，该设计可以让单片机轻松的采集到输出的信号，这使得选用的处理器与其更好的配合。完整的心电模块图如图3-1心电模块图。 2.2.2蓝牙通信模块的选择
将心率数据以无线传输方式发送到机器人本体上的关键在于实现蓝牙模块之间的数据通信。蓝牙模块的性能决定了传输数据的稳定性、传输速率、效率及功耗等。蓝牙模块需要主从模块两个，需要设置波特率、主
从模式等相应参数。设置完成后，主模块能够搜索到从模块并完成配对。蓝
牙模块的选择是十分重要的。本项目选择BLK-MD-BC04-B蓝牙模块为主模块作为其解决方案。该模块使用的芯片是英国CSR公司的BlueCore4-Ext。
该芯片遵循V2.1+EDR蓝牙规范，支持各种常用接口。该模块除了具有研发
成本低、体积小巧的特点外，模块的功耗也很低并且收发十分灵敏。与此同时，该模块采用主从一体式设计且支持软硬件控制主从模式转换，支持连接7个蓝牙从设备。利用蓝牙模块的AT指令集可以方便地对蓝牙模块进行配置和查询。选用HM-06模块作为从模块。HM系列蓝牙模块采用CSR Blue Core、
TI CC2540芯片，配置256Kb、6-8Mbit的软件存储空间，支持AT指令，
用户可根据需要更改SPP角色（主、从模式）以及串口波特率、设备名称、配对密码等参数，使用灵活。该模块设计时为了满足于袖珍设备的使用，封装尽可能达到最小，
只有13.5mm*18.5mm*2.3mm大小，满足心电手环对体积的要求。
2.2.3无线网卡选型
为实现无线网络接口，本文选用TP-LINK公司的TL-WN823N无线网卡作为解决方案。该网卡遵循IEEE 802.11b、IEEE 802.11g以及IEEE 802.11n标准，其传输速率最高可达300Mbps（IEEE 802.11n标准下）且体积小巧非常便于安装。 2.2.4移动机器人选型
由于移动机器人选型及结构复杂，并且不是本论文研究重点，所以在此仅对其作简要介绍。
本文采用Friendly ARM公司的micro2440开发板为信息处理模块的实现硬件。Micro2440采用核心板+扩展底板的设计结构，其核心板其实是一个最小系统板，采用六层PCB板设计，利用等长布线的方式满足信号的完整性需求，保证了信息处理时的稳定性。采用Samsung S3C2440A为处理核心，默认主频为400MHz，最高可达到533MHz，能够满足机器人平台对计算能力的要求。板载64M SDRAM，时钟频率可达100MHz并拥有1G NAND FLASH用以满足机器人平台对存储空间的需求。此外，核心板还引出56Pin作为GPIO接口并提50PinLCD/CAMERA接口与56Pin的系统总线接口，为我们对外进行扩展提供了充足的空间[5]。