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FreeRTOS多任务智能睡眠监测与健康评估系统.docx
资料介绍
基于FreeRTOS多任务的智能睡眠监测与健康评估系统
1. 实验概述
睡眠质量是人体健康的重要指标，长期睡眠障碍与心血管疾病、糖尿病、抑郁症等多种慢性疾病密切相关。多导睡眠监测（Polysomnography, PSG）是临床诊断睡眠障碍的金标准，但需要在专业的睡眠监测中心进行，设备复杂、成本高昂且影响患者自然睡眠状态。近年来，基于非接触式传感器的居家睡眠监测设备得到了快速发展，能够在自然睡眠状态下无感监测心率、呼吸率、体动和睡眠分期等关键参数。
本实验基于STM32F777NIH6微控制器，在FreeRTOS实时操作系统上设计并实现一套智能睡眠监测与健康评估系统。系统采用生物雷达传感器（如24GHz毫米波雷达模块，用于非接触式检测心率和呼吸）、压电薄膜传感器（用于体动检测）和温湿度传感器，在嵌入式平台上完成生命体征信号提取、睡眠分期分析、睡眠质量评分和健康评估等功能。FreeRTOS的多任务架构使得雷达信号采集、体动检测、睡眠分析、数据记录和通信等任务可以并行运行，实现整夜的连续睡眠监测。
实验内容涵盖毫米波雷达生命体征检测驱动、心率和呼吸率提取算法（FFT和自适应滤波）、体动检测算法、睡眠分期（基于心率变异性HRV和体动特征）、以及睡眠质量评分（匹兹堡睡眠质量指数PSQI简化版）。通过本实验，开发者将掌握嵌入式睡眠监测系统的完整实现方法，理解生物信号处理和FreeRTOS多任务调度技术。
2. 系统架构
2.1 硬件组成
· STM32F777NIH6主控芯片（Cortex-M7, 216MHz, 带FPU+DSP指令集）
· 24GHz毫米波雷达模块（LD2410或类似，UART接口，检测心率和呼吸）
· 压电薄膜传感器（PVDF压电薄膜，ADC接口，检测体动和翻身体动）
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| FreeRTOS多任务智能睡眠监测与健康评估系统.docx | 42K |
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