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单位代码：10293密级：公开硕士学位论文论文题目：基于ARM及嵌入式实时操作系统的智能呼吸机设计1010061520周云城高翔测试计量技术及仪器嵌入式软硬件及传感器技术工学硕士2013-2-25学号姓名导师学科专业研究方向申请学位类别论文提交日期IntelligentIntelligentIntelligentIntelligentventilatorventilatorventilatorventilatordesigndesigndesigndesignbasebasebasebaseddddononononARMARMARMARMandandandandembeddedembeddedembeddedembeddedRTOSRTOSRTOSRTOSThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByZhouYunchengSupervisor:Prof.GaoXiangFebruary2013南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：_____________日期：____________研究生签名：____________导师签名：____________日期：_____________I摘要呼吸机作为各大医院必备的医疗器械之一，在临床急救和辅助治疗中发挥着极其重要的作用。我国对呼吸机的需求量是相当大的，但由于国内呼吸机产品在研发实力和产品稳定性上与国外差距甚大，以致目前各大医院所用的中高档呼吸机中绝大部分都用的进口产品。深入研究呼吸机嵌入系统式开发及对呼吸机系统外围各检测及控制模块的设计，对提高国内呼吸机产品的技术水平和市场竞争力,具有十分重要的理论和现实意义。本设计基于STM32F107系列的ARM芯片以及uCOSII嵌入式操作系统进行开发，保证了系统的实时性和稳定性，同时，对呼吸机外围的检测模块（气压传感器，压差式流量传感器，氧浓度传感器）、控制模块（电子PEEP电路，比例阀控制电路，电源切换电路）、声光报警电路进行了设计和优化，保证了系统的精确性和可靠性，最后，基于640*320彩色液晶触摸屏设计了良好的人际交互界面（GUI）以及几种常用智能呼吸控制模式，提高了系统的操作性和智能性。通过搭建原型机系统进行测试，结果表明该系统工作可靠，稳定性好，参数测量精确，人机交互界面优良，满足呼吸机应用的各类需求和指标，此外对该系统的进一步优化和完善提出了建议。关键词::::呼吸机，STM32，uCOSII，智能控制，压力传感器，流量传感器，比例电磁阀IIAbstractAbstractAbstractAbstractAsanecessarymedicalequipmentforeachhospital，ventilatorplaysaveryimportantroleinclinicalemergencyandadjuvanttherapy.Inourcounty,Thedemandforventilatorisquiteconsiderable,butasaresultofthegreatgapbetweendomesticventilatorsandforeignventilatorsinqualityandstabilityofproducts,mostofthehigh-gradeventilatorusedinlargehospitalsareimportedfromothercountries.Sofurtherresearchventilatorembeddedsystemdevelopment，inludestherelateddetectionandcontrolmoduledesign,hasaveryimportanttheoreticalandrealisticsignificancetoimprovethedomesticventilatorproducttechnicallevelandmarketcompetitiveness.ThisdesignbasedontheSTM32F107seriesofARMchipanduCOSIIembeddedoperatingsystemdevelopmenttoensurethereal-timeandstabilityofthesystem.inaddition,designandoptimizetheperipheraldetectionmodule(pressuresensor,differentialpressure(DP)typeflowmeter,oxygenconcentrationsensor),controlmodule(electronicPEEPcircuit,proportionalvalvecontrolcircuit,thepowersupplyswitchcircuit),soundandlightalarmcircuittoensuretheaccuracyandreliabilityofthesystem.Atlast,designtheGraphicalUserInterface(GUI)basedonthe640*320colorLCDtouchscreenandseveralcommonintelligentbreathcontrolmodetomaketheventilatorsystemmoreoperationalandmoreintelligent.Throughconstructingprototypesystem，Theexperimentalresultsshowthatthesystemhavegoodreliabilityandstability，goodman-machineinterface,anditispreciseinparametermeasurement.Thisventilatorsystemcanmeetthedemandsandindicatorsofmostmedicalventilatorapplication.AtLast,putforwardfurtheroptimizationandimprovementsuggestionsforthissystem.KeyKeyKeyKeywordswordswordswords::::ventilator,STM32,uCOSII,intelligentcontrol,pressuresensor,flowsensor,proportionelectromagneticvalveIII目录第一章绪论.........................................................................................................................................................51.1引言........................................................................................................................................................51.1.1医用呼吸机简介.........................................................................................................................51.1.2呼吸机重要参数及作用.............................................................................................................61.1.3现代呼吸机发展简史.................................................................................................................71.1.4呼吸机国内外发展现状.............................................................................................................71.1.5呼吸机的未来发展趋势.............................................................................................................81.2课题研究意义........................................................................................................................................91.3课题的主要工作及创新点....................................................................................................................91.3.1课题主要实现的功能.................................................................................................................91.3.2课题主要研究的内容.................................................................................................................91.3.3课题的创新点...........................................................................................................................10第二章呼吸机系统整体设计方案...................................................................................................................112.1呼吸机系统设计需求分析.......................................