KH-SY03生物医学传感器检测系统

一、系统平台配置：

1、生物医学传感器检测系统由主机平台、传感器和实验模块组成。实验系统主机基于国产操作系统开发的软件采集软件，实验平台提供高稳定的直流稳压电源±5V, ±15。主机平台配有电压频率信号检测。

2、信号输出单元：正弦，方波（占空比可调），三角波，锯齿波。输出幅度：≥10Vp-p(空载)，输出阻抗：51Ω±10%，直流偏置：±3V，频率范围：0.01Hz~2MHz(SGP1002S)，0.01Hz~5MHz(SGP1005S)，0.01Hz~10MHz(SGP1010S)，频率分辨率：0.01Hz(10mHz)，频率准确度：±5×10-6，正弦波失真度:≤0.8% (参考频率1kHz)，TTL输出：频率范围0.01Hz ~ 2MHz /5MHz/8MHz，幅度>3Vp-p，扇出系数：>20 TTL负载，计数器功能：计数范围0-4294967295，测频范围1Hz~60MHz，输入幅度0.5Vp-p~20Vp-p。

3、供电：AC220，系统主机平台参考尺寸：550*480*260mm，传感器及模块参考尺寸：460*400*230mm。

二、传感器和实验模块部分：

1、主控制芯片:采用国产微控制器芯片，配备 Xtensa双核32位LX6微处理器，支持时钟频率高达240 MHz，内置448 KB ROM、520 KB SRAM以及16 KB RTC SRAM，支持802.11b/g/n Wi-Fi，802.11n 模式下数据速率高达150 Mbps，支持蓝牙V4.2 BR/EDR和蓝牙LE标准，提供丰富的外设接口，包括SD卡、UART、SPI、I2S、IR、CAN等。FLASH：外部FLASH≥4M字节，采用SPI总线控制，网络：具有WiFi、蓝牙无线通信功能。串口：串口转USB功能。

2、数字型医学传感器接口单元：传感器至少具有USB或TTL接口与主板连接，具有通讯与测试功能。即插即用集成应用多种医学传感器进行测试实验，至少包括温度、心音、心电、脉搏、血氧等传感器。

3、必备电路处理单元主板或模块：处理电路需包含：低通滤波器电路，10Hz、100Hz截止频率可调；50Hz双T陷波器电路中心频率可调；音频功放电路，可真实放大心脏搏动声音；专用放大电路，增益与基线可调，握力，电桥及仪用电路；部分电路有设置故障功能并能测量电路参数。具有实验扩展区，采用快速插拔接口，方便实验扩展使用。

三、传感器配置：

1、心音传感器：响应频率0.1-1500Hz，采样精度8位，支持数据/波形实时刷新。

2、心率传感器：量程33-250cpm，灵敏度1mV/cm，支持数据/波形实时刷新。

3、心电传感器：量程0 - 4mV，采样精度10位，灵敏度5μV，支持数据/波形实时刷新。具有嵌入式模式，嵌入式最小核心板支持二次开发2.4液晶屏幕、通讯数据线，信号采集编程。

4、脉搏传感器：量程-50～+300mmHg，灵敏度2000uV/mmHg，精度0.5%，采样精度10位，支持数据/波形实时刷新。

5、血氧传感器：量程血氧1-100%，脉率47-255cpm，分辨率1%，脉率1cpm，支持数据/波形实时刷新。具有嵌入式模式，嵌入式最小核心板支持二次开发2.4液晶屏幕、通讯数据线，信号采集编程。

6、血压传感器：量程0-300mmHg，分辨率1mmHg， 静态误差＋/-1mmHg，动态误差+/-3mmHg，支持数据/波形实时刷新。具有嵌入式模式，嵌入式最小核心板支持二次开发2.4液晶屏幕、通讯数据线，信号采集编程。

7、肌电传感器：量程0-12.5mV，分辨率12.5μV，频率响应0.5-400Hz，支持数据/波形实时刷新。提供实物照片或功能演示视频。具有嵌入式模式，嵌入式最小核心板支持二次开发2.4液晶屏幕、通讯数据线，信号采集编程。

8、呼吸传感器：采样精度10 位，支持数据/波形实时刷新。

9、体温传感器：量程25-50℃，分辨率0.1℃，支持数据/波形实时刷新。具有嵌入式模式，嵌入式最小核心板支持二次开发2.4液晶屏幕、通讯数据线，信号采集编程。

10、电涡流非接触金属探测传感器：输出0-10V，灵敏度5mv/VF.S。提供实物演示或视频演示。

11、拉压力传感器：电子称重传感器，具有电桥搭建功能，包括单臂、半桥、全桥、仪用电路调理，感应点350Ω*4，非线性：≤0.05%F.S，量程：200g，砝码：200g。

12、机器视觉传感器：配套机器视觉与图像分析软件4.1.1版，具有人脸识别、颜色识别、形状识别、一维码、二维码识别、动作手势识别，支持二次开发，具有自主知识产权图像与分析软件著作证书机器视觉与图像分析软件4.1.1证书。提供实物演示或视频演示。

13、Wifi数据通讯模块：网关部分基于WiFi mesh组网方案设计，可完成mesh网络自组建，用于接收传感器采集数据及发送控制指令等；

14、热成像数据通信，计算机界面温度、热源成像显示，支持二次开发。TSMC集成 4 MB 串行外围设备接口 (SPI) flash。热成像数据通信，计算机界面具有温度、热源体成像显示，硬件平台基于AVR内核处理器设计，像素尺寸32*24；温度检测精度：±1℃；刷新速率：0.5-64Hz；目标温度：-40℃～+300℃；热成像温度检测，热源轮廓图像显示。

15、工作电压：3.3V/5V，工作电流： 23mA，视场角(水平视角×垂直视角) ：110°×75°，检测精度：±1℃，刷新速率：0.5Hz～64Hz。具有自主的技术支持，具有上位机软件显示热源图像、温度数值。完成夜视测温操作，软件平台基于Qt设计。热源红外成像检测与应用。

以上生物信号检测符合国家对医学仪器的安全要求，各项检测传感器对人体的对人体的漏电流＜10uA。生物信号的数据采集由数据采集系统进行采集、处理。

四、可完成的相关实验：

1、心音传感器测量实验

2、心电传感器脉搏测量实验

3、心率传感器测量实验

4、脉搏传感器测量实验

5、血氧传感器测量实验

6、血压传感器测量实验

7、肌电传感器测量检测

8、呼吸传感器检测

9、体温传感器检测

10、生物医学传感器的综合开发应用实验

11、医学生物电信号远程无线采集、USB数据采集与仪器分析实验

12、拉压力实验（单臂、半桥、全桥标定）

13、机器视觉传感器检测自动识别实验

14、热源成像与测温度实验

五、生物医学传感器检测系统附件配置：

实验箱、USB线1条、电源线1条，电子说明书1份，软件程序1套（含光盘），加密狗1份。嵌入式模块，传感器模块包括：心电模块(含心电传感器）、心率模块(含心率传感器）、心音模块(含心音传感器）、脉搏模块（含脉搏传感器）、红外脉搏模块（含红外脉搏传感器）、血氧模块（含血氧传感器）、血压模块（含血压传感器）、肌电模块（含肌电传感器）、呼吸模块（含呼吸传感器）、体温模块（含体温传感器）。拉压力含电路及传感器、机器视觉传感器、人体热源成像模块、涡流式金属非接触探测传感器及模块。

六、生物医学传感开发平台：

1、生物医学传感器数据采集主板，嵌入式最小核心板支持二次开发2.4液晶屏幕、通讯数据线，信号采集编程。提供相关开发文件视频资料佐证。

2、技术参数：生物医学传感器数据采集主板，嵌入式最小核心板支持二次开发，液晶屏幕、通讯数据线，信号采集编程。

3、配件：（1）开关电源（2）资料光盘（3）数据连接线等。

4、软件：（1）与实验箱相关联的vscode程序编译环境软件，支持Usart串口通讯及下载烧录程序，支持串口对数据的监视功能，支持多路GPIO通过程序完成对应的控制任务；

（2）液晶屏微处理系统支持触摸进入子系软件单元，完成对应实验的控制任务。

5、可完成开发转换与组网实验功能：

5.1心音传感器心音测量模块0.1-1500Hz、心音曲线描绘。

5.2脉搏传感器脉搏测量模块实时检测各种脉搏、脉搏曲线描绘。

5.3呼吸波传感器呼吸波测量模块实时反应呼吸频率及呼吸波形、呼吸比。

5.4拉压力力传感器：应变桥路搭建与应用，至少包括单臂、半桥、全桥，传感器标定测试实验。

5.5体温测量传感器：测量范围：35-43℃±0.1℃

5.6血氧饱和度传感器：测量模块血氧饱和度测试，无线传输。

5.7心率感器检测测试，无线传输。

5.8肌电传感器传感器测试，嵌入式、计算机两种模式传输。

5.9模拟量AD转换与采集模块：包含模拟量转换实验学习。

七、可选配：

选配一：脑电波传感器及数据采集分析软件：基于脑电信号的专注、放松、眨眼等动作的识别输出，利用干电极检测eeg脑电信号。支持有线+无线显示方式，支持基于LVGL视觉库的LCD屏幕、浏览器网页、上位机三种实时监测方案，支持数据报告打印等功能。投标时提供实物操作步骤截图或视频演示证明。

选配二：核辐射传感器系统，采用国产ESP-12F 处理器，支持WiFi功能，使用2.8寸触摸显示屏进行交互，校准系数：210 CPM/uSv/hr，本底：25次/分钟，可实现对Am(镅)-241(豁免级)α辐射体及释放的γ射线和X射线实现实时检测。具有自主软件，投标时提供实物操作步骤截图或视频演示证明。

KH-CES-BME5260生物医疗电子实验系统

CES-BME5260生物医疗电子实验系统由嵌入式系统和生物数据采集两大部分组成，融合嵌入式微处理器技术、MMC数据存储技术、嵌入式 OS 系统软件技术、数据化处理技术、网络通信技术、生物传感器技术、医学影像技术等学科关键性技术。嵌入式系统采用目前主流的 32 位嵌入式 ARM 解决方案，设备硬件涵盖了嵌入式应用所涉及到的通用功能电路，包括串行通信电路功能、USB 主端口电路功能、USB 从端口电路功能、SD 存储卡外设接口电路、显示液晶屏接口电路、触摸接口电路以及多扩展应用的无线通信模块功能。生物数据采集则由不同的医疗传感器组成，通过数据协议与上位机进行数据通信。设备软件运行智能的 OS 操作系统，支持系统任务的实时性和并行型。该实验箱提供开放的软件和硬件技术资料，并配套完整的实验软件和实验教程，特别适合于医学院校及相关专业的信息化实验教学、科研等应用。

一、生物医疗电子实验系统特点：

1、采用全新一代嵌入式 ARM Cortex-A15 Exynos5260，六核处理器，主频可达 1.7GHz；

2、搭载 2GB DDR3 内存和 16GB iNAND FLASH；

3、支持 9.7 英寸 eDP 接口 2K 高清显示屏，提供本地显示和 HMI 人机交互，分辨率 2048*1536px；

4、配置移动 4G 通信模块、WiFi 无线模块、蓝牙模块、GPS、Camera 等扩展应用模块；

5、具有临床应用的多功能医学生物传感器采集器，可采集多种人体生物信号，较宽的测量范围和高精度；

6、提供 Android4.4.2 及 Linux3.4.39 操作系统包，软件案例涵盖血氧、体温、脉搏、心电、血压、呼吸单元；

7、提供嵌入式系统下的实验例程、程序解析，配套纸质和电子版实验教程

二、整体要求：

1、系统由嵌入式系统和生物数据采集两大部分组成，包括嵌入式微处理器技术、MMC数据存储技术、嵌入式OS系统技术、数据化处理技术、网络通信技术、生物传感器技术、医学影像技术等学科关键性技术。

2、满足教师、学生基于嵌入式技术在医疗设备上的应用的实践教学。

3、为了设备的维护，需采用箱式结构，箱体尺寸不低于51x38x15CM（长x宽x高）。

三、硬件技术参数：

1、32位嵌入式ARM处理器 Exynos5260，ARM Cortex-A15内核架构，六核处理器，主频1.7GHz，16GByte 可编程Nand Flash，内存2GByte存储容量。

2、具有多种形式数据传输方式：通用串口RS232/USB主机接口，主板配置至少4个串口和4个USB接口，作为扩展接口使用。

3、人体多参数信号采用彩色数据显示，配有相应的软件，提供工程文件和源代码，9.7英寸电容触摸液晶显示屏，像素2048*1536，LED背光，具有人机交互功能。

★4、实验主板配置至少11个物理按键、1个7寸全功能电脑键盘、1个8瓦喇叭、4个LED可控灯、1组IRDA红外探头、1个ADC可调电阻模拟量输入、1个供RTC实钟锂电池、1个PWM脉冲控制蜂鸣器、1组I2C通信电路、两通道双排30针摄像头插座。

★5、提供给用户至少1组50pin信号引脚，由双排间距2.0mm高精度插针扩展，信号引脚需包括13位GPIO输入/输出口，2路I2C通信接口、8通道ADC模数输入接口，1.8V直流电压，3.3V直流电压。

★6、实验主板具有高集成度设计特点，需集成4G无线通信模组、WiFi无线网卡模块、蓝牙模块、GPS定位模块和800万摄像头模块，不接受外连方式。实验主板尺寸： 51*38*15CM

★ 7、数据采集器为临床应用型一体式结构，符合CE相关功能安全设计标准， ABS塑料外壳，传感器端口提供心电ECG、血氧Spo2、体温Temp、血压NIBP，带三个指示灯，提供1个RS232串口，1个MINI USB口，1个DC JACK，1个电源开关。

8、人体生物数据满足VGA、HDMI、LCD进行多视频显示，提供监护仪DEMO程序。

9、医疗模块必须包括血氧、体温、脉搏、心电、血压、呼吸模块

（一）血氧、体温、脉搏、血压模块：

功能：临床分析仪、监测人体血氧饱和度、人体体温及脉率

通讯接口：USB通讯、RS232两种可选，波特率4800/115200可选

模块工作环境：工作电压：5V ± 5 %、静态电流：<20mA、测量中电流：<40mA

血氧模块性能指标

测量范围：50 -100%

分辨率：1％

测量精度：±1%（85%-100%），±2%（70%-84%），±3%（50%-69%）

体温模块性能指标

测量范围：20 -50℃

分辨率： 0.1℃

测量精度：±0.2℃

脉搏模块性能指标

测量范围：25-250BPM

分辨率：1BPM

测量精度：±1%

血压模块性能指标

测量范围：-20~800mmHg

分辨率：1 mmHg

测量精度：±1%

（二）心电ECG模块

功能：多达7通道心电检测波形；使用5导联心电电缆；可选滤波带宽；心电灵敏度可调；具有除颤、抗肌电、电网干涉

模块性能指标：

信号输入范围：±20uV~±10mV

极化电压： ±350mV

共模抑制比：诊断模式：> 90dB 监护或手术模式：>110dB

滤波带宽（频率响应）：诊断模式：0.05~100Hz 监护模式：0.5~40Hz手术模式：1~20Hz

增益选择：四档可选： ×0.25，×0.5，×1，×2  

精度：5%

定标信号：幅度： 1mV（峰峰值）； 精度：3%；

（三）呼吸传感器

测量范围：5~150bpm

本底阻抗范围：<4KΩ

测量精度：2%±2bpm

四、软件技术参数：

1、提供Android4.4.2及Linux3.4.39操作系统包，软件下分为血氧、体温、脉搏、心电、血压、呼吸单元。

2、系统资源必须满足：

操作系统：Android 4.4.2

内核：Linux 3.4.39

系统引导程序：U-boot2012.07

串口调试工具：DNW V1.01（XP）、Minicom（Ubuntu）

交叉编译工具：Arm-2009q3（gcc4.4.1）

文件系统格式：Ramdisk，Ext4

图形用户界面：GUI Android 4.4.2

4G移动通信模块：提供驱动，可实现网页浏览、发送及接收短信等功能

WiFi应用模块：支持802.11b/g/n，实现上网功能

Bluetooth模块：支持串口蓝牙驱动（RDA），可实现蓝牙数据通信、文件传输

摄像头应用模块：提供MIPI Camera驱动，支持预览、拍照、录像功能，提供源代码

GPS应用模块：支持SIF Ⅲ全球定位，UART串口数据接口

以太网应用单元：10M/100M自适应网口驱动，支持以太网功能，提供源程序

HDMI显示单元：支持HDMI输出，同时支持图像和声音，提供源程序

AUDIO驱动单元：I2S通信协议，实现音频播放功能，提供源程序

LCD显示：提供9.7英寸eDP接口显示屏(像素2048*1536)驱动，提供源代码

TOUCH驱动：I2C通信协议，支持多点电容触摸，提供源程序

I2C驱动：提供Camera、HDMI、PMIC都是用I2C驱动，提供源代码

USB HOST2.0驱动单元：支持鼠标、键盘、U盘等，提供源程序

USB OTG2.0驱动单元：支持ADB和MTP功能，提供源程序

USB HOST3.0驱动：双向通信功能，兼具主设备与从设备功能

Keypad按键驱动：支持音量加减按键，提供源程序

SD/MMC存储驱动：软件最大可支持32GB，提供源程序

UART驱动：4个UART端口，支持调试串口和通信串口功能

五、实验项目：

一)生物医疗基础实验：

实验一 Activity入门实验

实验二 Activity与Intent实验

实验三 布局实验

实验四 基本控件实验（一）

实验五 基本控件实验（二）

实验六 基本控件实验（三）

实验七 Broadcast广播事件实验

实验八 Service后台服务应用实验

实验九 SharedPreferences首选项应用实验

实验十 提示信息Notification和Toast实验

实验十一 Dialog对话框介绍与实例

实验十二 Menu菜单介绍与实例

实验十三 ListView列表视图介绍与实例

实验十四 SQLite数据库实验

实验十五 ContentProvider数据共享实验

实验十六 GPS定位应用实验

实验十七 电话应用实验（4G SIM卡）

实验十八 蓝牙聊天应用实验

实验十九 连接指定的WIFI

实验二十 绘图应用实验（3D硬件加速）

实验二十一 2D绘图应用实验

实验二十二 UART串口通信

实验二十三 网络下载实验

实验二十四 读写SD卡应用实验

二)生物医疗电子进阶实验：

实验一 LED IO控制实验

实验二 UART串口通信实验

实验三 人体体温数据采集实验

实验四 人体血氧数据采集实验

实验五 人体血压数据采信实验

实验六 人体心电数据采集实验

实验七 数据存储实验

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