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1、内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）题 目：基于FPGA的病房环境监测系统I基于FPGA的病房环境监测系统摘要病房环境舒适度是现代医院整体服务质量的重要评价指标之一，而病房环境参数的有效测量，则是评价病房环境的必要前提。早期对于病房环境监测的方式比较简单，检测的方法主要是对室内温度、湿度等环境参数的单一测量，数据记录也仅限于手工抄写，这种方式不便于数据的统计和分析。本文提出了一种基于FPGA病房环境检测系统，实现对病房环境多种参数的有效监测。系统可以有效提高病房环境监测的效率，为提高现代医院的服务质量和水平提供了一种有效的实现途径。本系统设计分为本地检测终端和远程上位机信息管理两大部分。本
2、地检测终端采用Actel公司的Fusion系列FPGA作为控制核心，外围选用先进的传感器，实现对温度、湿度、光照等室内环境参数的数据监测。本地系统功能还包括数据的实时显示、数据通信、超限报警以及病人呼叫服务等。上位机监控画面采用LabVIEW搭建，主要实现数据存储、趋势曲线显示、历史数据查询等功能。论文首先介绍了国内外相关技术的发展概况与测量的相关知识，然后详细论述了系统的硬件设计过程和软件设计流程，最后给出了系统的调试结果，并对在设计中常遇到的一些问题的解决方法及经验体会进行了总结。关键字：FPGA；病房环境；温度、湿度、光照监测；LabVIEWThe hospital ward envir
3、onmental monitoring system Based on FPGAAbstractThe hospital ward environment comfort level is one of modern hospital whole grade of service important evaluating indicators, but hospital ward environment parameter effective survey, is appraises the hospital ward environment the prerequisite. The ear
4、ly time is quite simple regarding the hospital ward environmental monitorings way, the examination method is mainly to environment parameter and so on indoor temperature, humidity sole surveys, the data record also is only restricted in the manual transcription, this way is not advantageous for the
5、data the statistics and the analysis. This article proposed one kind based on the FPGA hospital ward environment examination system, realizes to the hospital ward environment many kinds of parameter effective monitors. The system may enhance the hospital ward environmental monitoring effectively the
6、 efficiency, to enhance the modern hospital the grade of service and the level provides one kind effectively to realize the way. this system design divides into local examines the terminal and the long-distance superior machine information management two major parts. This locality examines the termi
7、nal to use Actel Corporations Fusion series FPGA to take the control core, the periphery selects the advanced sensor, realizes to indoor environment parameter and so on temperature, humidity, illumination data monitors. The local system function also includes the data the real time display, the data
8、 communication, ultra to limit the warning as well as the patient calls the service and so on. The superior machine monitoring meets uses the LabVIEW build, mainly realizes functions and so on data storage, trend curve demonstration, historical data inquiry. the paper first introduced the domestic a
9、nd foreign correlation techniques development survey and the survey related knowledge, then elaborated systems hardware design process and the software design flow in detail, finally has given systems debugging result, and to some question solution which and the experience often meets in the design
10、realized that has carried on the summary.Key words: FPGA；hospital ward environment ；Humiture、Light monitor ；LabVIEW目录摘要IAbstractII第一章 引言11.1系统设计的目的和意义11.2研究的内容及实现手段11.2.1 Verilog语言的特点11.2.2 EDA工具的选择及实现手段21.2.3 LabVIEW的特点21.3本章小结3第二章 测量原理42.1温湿度以及光照度的相关知识42.2温湿度、光照度的测量方法42.2.1温度的测量方法42.2.2湿度的测量方法52.2
11、.3光照度的测量方法52.3本章小结6第三章 FPGA的设计流程73.1 设计输入73.2 设计综合83.3 仿真验证93.4 布局布线93.5 下载验证103.6 本章小结10第四章 硬件系统的设计114.1 设计思想114.2 设计过程124.2.1 FPGA开发板简介124.2.2 传感器的选型134.2.3 传感器的电路设计194.2.4 系统时钟芯片204.2.5 请求信息244.2.6 信息存储264.2.7 液晶显示264.2.8 通信传输284.3本章小结30第五章 下位机程序设计315.1 系统的总体程序设计315.2 温度传感器DS18B20的程序设计315.3 湿度传感器
12、DHT11的程序设计325.4 AD模块的程序设计335.5 时钟芯片DS1302的程序设计345.6 LCD显示程序设计355.7 请求信息的程序设计355.8 串口发送程序设计365.9 本章小结37第六章 上位机程序设计386.1 虚拟仪器概述386.2 数据库测试系统简介386.3 数据库的连接396.3.1 利用DSN连接数据库406.3.2 利用UDL连接数据库416.4 系统程序的实现426.4.1 串口采集程序426.4.2 系统登录446.4.3 帐户管理446.4.4 数据查询446.4.5 报表输出456.4.6 UDP发送466.5 程序的运行476.5.1 用户登录4
13、76.5.2 帐户管理486.5.3 采集系统486.5.4 查询系统496.5.5 报表输出506.5.6 UDP输出516.5.7 帮助文件526.6 本章小结53参考文献54附录55致谢64第一章 引言1.1系统设计的目的和意义 随着医疗服务的发展，“以病人为中心”的医疗服务模式已经成为现代医院改革与发展的主题。通过了解住院病人对病房环境的适度感评价，可以为改进医院的相关管理提供客观依据。通过对3所医院普外科住院病人的“住院病人对病房环境的适度感评价”调查问卷，了解住院病人对病房环境的适度感评价。结果3所医院普外科住院病人对病房总体评价满意率为66.2%，总体满意评价对病人病情转归的影响
14、无显著性差异。结论是建议从住院病人的需求角度出发，包括物质环境的需求及患者的心理需求，探讨影响住院病人对医院、病房适度感评价的因素,以及提高住院病人对医疗服务的满意程度。病房是与病人接触程度最多的环境，病房的环境将在很大程度上有效的影响病人的康复情况。通过监测病房的环境，可为改善病房环境提供一种有效的途径。早期对于病房环境的检测的方法比较简单，而且不便于统计、分析。检测的方法主要是单个的温度、湿度、光照等检测设备，再由人手动抄写。这种效率十分低，而且工作量大。所以文章提出使用FPGA来对病房的环境进行监测，不仅实现对数据的实时测量、显示、保存和查询，还能降低设计的成本和风险，大大提高监测的效率
15、，促进医院的现代化建设。1.2研究的内容及实现手段本论文的主要内容包括：熟悉并应用硬件描述语言Verilog进行设计；监测病房的温度、相对湿度和光照等；串口通信模块的设计、上位机的设计。下位机设计使用EDA工具，上位机的设计使用LabVIEW。1.2.1 Verilog语言的特点VerilogHDL(Very High Speed Integrated CircuitHDL)是在应用最为广泛的C语言基础上发展起来的一种硬件描述语言。Verilog HDL简单而优美，描述硬件单元的结构简单且易读。在设计仿真中，所需要的功能模块、层级结构、测试向量以及人机交换等都可以用Verilog来实现。VerilogHDL不仅简单、规范，而且容易学习和掌握。它非常类似于C语言编程。Verilog既是一种行为描述的语言也是一种结构描述语言。VerilogHDL有以下特点：(1)支持从系统级到门级电路的描述，同时也支持多层次的混合描述；描述形式可以是结构描述，也可以是行为描述，或者二者兼而有之；(2)既支持同步电路，也支持异步电路；支持传输延迟，也支持惯性延迟，可以更准确地建立复杂的电路硬件模型；(3)支持过程与
