基于三轴加速度传感器的跌倒探测仪毕业论文

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1、基于三轴加速度传感器的跌倒探测仪毕业论文目录第一章绪论11.1跌倒探测仪的意义11.2本课题的研究理论方法21.3本文的内容2第二章 人体建模42.1人体跌倒检测的基本特征42.2人体运动模型的建立4第三章 三轴加速度传感器63.1热对流式加速度传感器63.1.1引言63.1.2工作原理63.1.3优点73.1.4消费电子产品的特点83.2静电悬浮式三轴加速度传感器93.2.1引言93.2.2结构设计93.2.3 静电悬浮原理103.2.4电容位移检测原理103.2.5加速度测量原理103.2.6参

2、数设计113.2.7设计结果与讨论113.2.8误差来源及改进措施123.3压电式加速度传感器133.3.1压电式加速度计的结构13413.3.2压电式加速度计的灵敏度143.3.3压电加速度计的前置放大器143.3.4压电式速度传感器153.4压阻式三轴加速度传感器153.4.1工作原理153.5MMA7260Q三轴向高灵敏度加速度传感器163.5.1引言163.5.2典型应用173.5.3实现最佳效果的开发工具173.5.4MMA7260Q的特性173.5.5MMA7260Q的优点18第四章信号

3、传输194.1引言194.2系统方案设计194.3系统结构设计194.4硬件设计204.4.1加速度采集电路204.4.2MCU外围电路204.4.3液晶显示224.4.4通信模块224.4.5端口分配234.4.6事务处理及状态机244.4.7系统设置254.4.8按键功能254.4.9计步器264.4.10跌倒检测274.4.11报警处理274.4.12通信控制28第五章加速度传感器的电子笔数据采集系统的设计与实现30415.1引言305.2系统总体框架图305.3USB数据采集系统315.4L

4、abVIEW上位机系统34第六章总结和展望30参考文献38致谢42附录A附录B附录C附录D41第一章绪论1.1跌倒探测仪的意义老年人和儿童的自理能力和自我保护能力比较差,由于扭伤、绊倒或自身疾病——比如心脑血管疾病——等等因素,常常会造成这部分人群中个体的意外跌倒,老年人的跌倒现象非常普遍,每年约30%的老年人跌倒一次或多次,而跌倒的危险随着年龄增加而增高,80岁以上的老年人跌倒的年发生率高达50%~80%。与社会上一般老年人比较,那些生活在长期护理状态下的老年人更易跌倒,在美国老年护理院,平均每年

5、有一半以上能行走的老年人发生跌倒。跌倒既能直接损害老年人的机体,又能间接阻碍老年人的活动,降低生活质量。(如图1.1)图1-1老年人跌倒图跌倒是65岁以上老年人第6位的死亡原因。有资料表明,在美国每年将近1万人因跌倒而导致死亡。在我国,上海中山医院调查了738例老年患者意外死亡的原因,因跌倒而引起的占48.2%。10%-15%的跌倒可导致严重损伤,约5%引起骨折(主要是股骨外科颈与挠骨远端),1/4为较严重的髋部骨折(股骨颈及粗隆间),且多发生于身体旋转时的跌倒。北京积水潭医院13339例骨折资料表

6、明,生活伤(其中以跌倒多见)占51.9%。另据调查,因跌倒造成骨折的65-70岁的男性占18%,女性占27%,75岁以上男性占30%,妇女占40%。日本有研究报道,股骨颈骨折几乎全部是跌倒所致。41另外,跌倒会造成脑部损伤、软组织损伤等伤害。跌倒还可使一些老年人丧失自信心,1/4跌倒者因害怕再次跌倒而限制自己的日常生活活动,最终可能引起卧床不起。有一些人因衰弱、损伤或急性病跌倒后不能站立起来,若不提供救护,他们可能会发生脱水、低血压,甚至死亡。老年人跌倒损伤可造成很大的医药护理花费,我国因老年人口比

7、例高,基数大,这一花费可能更为巨大。因此,意外摔倒如果得不到及时的救助,这种跌倒经常会导致比较严重的后果。有资料显示,很多严重的后果并不是由于跌倒直接造成的,而是由于跌倒后,未得到及时的处理和救护,导致患者心理负担加重,合并饥饿和寒冷等外界因素共同造成的。对儿童来说,意外伤害中最主要的因素就是跌倒,约占总意外伤害的43%。当出现跌倒情况时,如果能够及时的通知其家人或所在地点的救助人员,将会大大减轻由于跌倒损伤对这些个体造成的伤害。可见跌倒探测仪的意义非常重要。1.2本课题的研究理论方法本项目可以在人

8、体跌落状态发生时进行识别与分析。跌倒探测仪适用于自理能力和自我保护能力比较差的老年人和儿童,它通过测量佩戴该仪器的个体在运动过程中的三个正交方向上的加速度来感知其身体姿态的变化,并可按照需要进行报警和发布。跌倒探测仪由加速度传感器、数据处理模块、电源和通信模块构成。其中传感器测量对象的加速度矢量;处理器模块负责采集加速度传感器的数据,分析判断对象的身体姿态并控制报警及报警信息的发布;电源模块负责为整个系统提供电力供给;通信模块负责将报警信息通过一定的协议进行发布。图1

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1、基于三轴加速度传感器的跌倒探测仪毕业论文目录第一章绪论11.1跌倒探测仪的意义11.2本课题的研究理论方法21.3本文的内容2第二章 人体建模42.1人体跌倒检测的基本特征42.2人体运动模型的建立4第三章 三轴加速度传感器63.1热对流式加速度传感器63.1.1引言63.1.2工作原理63.1.3优点73.1.4消费电子产品的特点83.2静电悬浮式三轴加速度传感器93.2.1引言93.2.2结构设计93.2.3 静电悬浮原理103.2.4电容位移检测原理103.2.5加速度测量原理103.2.6参

2、数设计113.2.7设计结果与讨论113.2.8误差来源及改进措施123.3压电式加速度传感器133.3.1压电式加速度计的结构13413.3.2压电式加速度计的灵敏度143.3.3压电加速度计的前置放大器143.3.4压电式速度传感器153.4压阻式三轴加速度传感器153.4.1工作原理153.5MMA7260Q三轴向高灵敏度加速度传感器163.5.1引言163.5.2典型应用173.5.3实现最佳效果的开发工具173.5.4MMA7260Q的特性173.5.5MMA7260Q的优点18第四章信号

3、传输194.1引言194.2系统方案设计194.3系统结构设计194.4硬件设计204.4.1加速度采集电路204.4.2MCU外围电路204.4.3液晶显示224.4.4通信模块224.4.5端口分配234.4.6事务处理及状态机244.4.7系统设置254.4.8按键功能254.4.9计步器264.4.10跌倒检测274.4.11报警处理274.4.12通信控制28第五章加速度传感器的电子笔数据采集系统的设计与实现30415.1引言305.2系统总体框架图305.3USB数据采集系统315.4L

4、abVIEW上位机系统34第六章总结和展望30参考文献38致谢42附录A附录B附录C附录D41第一章绪论1.1跌倒探测仪的意义老年人和儿童的自理能力和自我保护能力比较差,由于扭伤、绊倒或自身疾病——比如心脑血管疾病——等等因素,常常会造成这部分人群中个体的意外跌倒,老年人的跌倒现象非常普遍,每年约30%的老年人跌倒一次或多次,而跌倒的危险随着年龄增加而增高,80岁以上的老年人跌倒的年发生率高达50%~80%。与社会上一般老年人比较,那些生活在长期护理状态下的老年人更易跌倒,在美国老年护理院,平均每年

5、有一半以上能行走的老年人发生跌倒。跌倒既能直接损害老年人的机体,又能间接阻碍老年人的活动,降低生活质量。(如图1.1)图1-1老年人跌倒图跌倒是65岁以上老年人第6位的死亡原因。有资料表明,在美国每年将近1万人因跌倒而导致死亡。在我国,上海中山医院调查了738例老年患者意外死亡的原因,因跌倒而引起的占48.2%。10%-15%的跌倒可导致严重损伤,约5%引起骨折(主要是股骨外科颈与挠骨远端),1/4为较严重的髋部骨折(股骨颈及粗隆间),且多发生于身体旋转时的跌倒。北京积水潭医院13339例骨折资料表

6、明,生活伤(其中以跌倒多见)占51.9%。另据调查,因跌倒造成骨折的65-70岁的男性占18%,女性占27%,75岁以上男性占30%,妇女占40%。日本有研究报道,股骨颈骨折几乎全部是跌倒所致。41另外,跌倒会造成脑部损伤、软组织损伤等伤害。跌倒还可使一些老年人丧失自信心,1/4跌倒者因害怕再次跌倒而限制自己的日常生活活动,最终可能引起卧床不起。有一些人因衰弱、损伤或急性病跌倒后不能站立起来,若不提供救护,他们可能会发生脱水、低血压,甚至死亡。老年人跌倒损伤可造成很大的医药护理花费,我国因老年人口比

7、例高,基数大,这一花费可能更为巨大。因此,意外摔倒如果得不到及时的救助,这种跌倒经常会导致比较严重的后果。有资料显示,很多严重的后果并不是由于跌倒直接造成的,而是由于跌倒后,未得到及时的处理和救护,导致患者心理负担加重,合并饥饿和寒冷等外界因素共同造成的。对儿童来说,意外伤害中最主要的因素就是跌倒,约占总意外伤害的43%。当出现跌倒情况时,如果能够及时的通知其家人或所在地点的救助人员,将会大大减轻由于跌倒损伤对这些个体造成的伤害。可见跌倒探测仪的意义非常重要。1.2本课题的研究理论方法本项目可以在人

8、体跌落状态发生时进行识别与分析。跌倒探测仪适用于自理能力和自我保护能力比较差的老年人和儿童,它通过测量佩戴该仪器的个体在运动过程中的三个正交方向上的加速度来感知其身体姿态的变化,并可按照需要进行报警和发布。跌倒探测仪由加速度传感器、数据处理模块、电源和通信模块构成。其中传感器测量对象的加速度矢量;处理器模块负责采集加速度传感器的数据,分析判断对象的身体姿态并控制报警及报警信息的发布;电源模块负责为整个系统提供电力供给;通信模块负责将报警信息通过一定的协议进行发布。图1

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