基于uhf rfid技术的无线脉搏血氧监测系统

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1、基于UHFRFID技术的无线脉搏血氧监测系统DesignandImplementationofWirelessPulseOximetryMonitoringSystemBasedonUHFRFIDTechnique领域：集成电路工程研究生：程嘉奇指导教师：谢生副教授企业导师：王巍高工天津大学电子信息工程学院二零一五年十二月摘要针对人口老龄化和医疗资源紧张问题，利用可穿戴设备和先进的物联网技术将患者的生命体征信息随时随地传送给医护人员和医疗机构，使患者得到及时救治。因此，微型化、无线化、集成化和智能化的可穿戴设备越来越受到人们的关注。超高频射频识别技术

2、（UHFRFID）是一种工作在860-960MHz的无线通信技术，具有成本和功耗低、抗干扰能力强的优点，通过结合先进的传感器技术可以进一步拓展其功能。然而，截止目前为止，关于UHFRFID技术在可穿戴设备中的开发应用并不多见。因此，开发一款基于UHFRFID技术的无线生命体征监护系统对促进智慧医疗的发展和推动医疗行业的改革有着重要意义。本文提出一种基于UHFRFID技术的无线血氧脉搏监测解决方案，完成了系统搭建和验证，并对部分模块进行了数字集成电路设计。其中系统整体架构由光电传感器、数据处理模块、RFID标签、RFID阅读器和上位机组成。光电传感器和

3、数据处理模块实时采集和处理脉搏血氧信号，RFID标签和阅读器实现数据无线通信，最终通过上位机完成数据收集和界面显示。系统功能验证完成后对数据处理模块进行了数字集成电路设计，完成RTL代码的设计与优化，并基于UMC0.18μmCMOS工艺进行了完整的后端物理设计，包括布图、标准单元布局、时钟树综合、布线和可制造性设计。经过静态时序分析、形式验证、物理版图验证DRC和LVS的检查后，芯片的时序问题与版图的规则问题均得到修复。数据处理芯片版图面积为693×693μm2，核心区标准单元数为1704。实验结果表明，所设计系统与临床用血氧脉搏检测仪具有良好的一致

4、性，血氧饱和度和脉率的最大测量误差分别为±1%和±2bpm且具有无线传输和低功耗的特点，为无线生物传感芯片的设计开发提供了重要参考。关键词：射频识别；健康监测；可穿戴系统；血氧饱和度；数字芯片设计ABSTRACTTorelievethesocialissuescausedbypopulation-agingandinsufficientmedicalresources,apotentialsolutionistodirectlytransferthepatient'svitalsignsinformationtodoctorsandmedicalin

5、stitutionsbywearabledevicesandadvancedcommunicationstechnology,thusmakestheintegratedandintelligentwearabledeviceswithfeaturesofminiaturizationandwirelesscapabilitybecomemorepopular.Ultrahighfrequencyradiofrequencyidentificationtechnology(UHFRFID)isawirelesscommunicationstechno

6、logyworkingbetweenthefrequencyrangeof860-960MHz,whichhastheadvantagesofstronganti-interferenceability,lowcostandpowerconsumption.Itsfunctionalitycanbefurtherextendedthroughacombinationwithadvancedsensortechnology.However,ithasnotbeenusedinthedevelopmentofwearabledevicesuptonow.

7、Therefore,developingtheapplicationsofwirelessvitalsignsmonitoringsystembasedonUHFRFIDtechnologyisofgreatsignificancetopromotethedevelopmentofmedicalwisdomandthereformofthemedicalindustry.ThisthesispresentsasolutionofwirelesspulseoximetrymonitoringsystembasedonUHFRFIDtechnique,c

8、ompletesthesystemsetupandverification,andthedigitalint