【正文】 所以取 G=10，計算出Rg= ? ，取 Rg=? 。通常電壓跟隨器的輸入阻抗很容易達到幾兆歐姆，而輸出阻抗低通?？梢缘綆讱W姆，甚至更低。 硬件電路 心電采集終端的調理電路主要由放大電路、消除干擾電路和保護電路組成。這種界面作用由生物電極來實現(xiàn) ， 它在生物電位測量中是必不可 少的部分。所以本設計體溫采集部分的傳感器采用 NTC 熱敏電阻作為測溫探頭探頭。 通 信 接 口 A / D 轉 換液 晶 顯 示單片機實 時 時 鐘低 電 量 報 警數(shù) 據(jù) 存 儲 圖 藍牙模塊與 GPRS 模塊 用戶攜帶的移動單元包括數(shù)據(jù)采集模塊和 GPRS 模塊，由于這兩個模塊相距比較近， 所以可采用藍牙通信技術完成單片機數(shù)據(jù)采集模塊與 GPRS模塊間的 通信。熱敏電 阻具有靈敏度高、響應速度快等優(yōu)點。該端口控制 PDIUSBD12的命令和數(shù)據(jù)狀態(tài)。 2 26 D、 D+ USB數(shù)據(jù)線 27 。 管腳的配置 芯片 PDIUSBD12 管腳圖如圖 所示，管腳描述 [14]如表 所示。 18V 不需要外部元件調整 OP07 封裝外形圖如圖 所示。 2nA）和開環(huán)增益高（對于 OP07A 為 300V/mV）的特點，這種低失調、高開環(huán)增益的特性使得 OP07特別適用于高增益的測量設備和放大傳感器的微弱信號等方面。 山東科技大學學士學位論文 移動醫(yī)療相關理論與技術 23 R1RfR RC CU0 （ s ）Ui （ s ） O P A M P10uF 10uF510K 51 0K 80 K 100k 圖 壓控電壓源二階高通濾波電路 此濾波電路的傳遞函數(shù)、通帶放大倍數(shù)、截止頻率和品質因數(shù)分別為： 2. 2()( ) ( )1 ( 3 ) ()u u ps R CA s A sA u p s R C s R C? ? ? ? 11fup RA R?? 12pf RC?? 1||3upQ A? ? 設計中所用芯片的簡要介紹 儀用放大器 AD620 Analog 公司研發(fā)的儀用 放大器 AD620 的核心是三運放電路，其內部結構如圖 所示。 山東科技大學學士學位論文 移動醫(yī)療相關理論與技術 21 C1 C2R2R1RRU i ( s )U 0( s ) O P A M PM P18K 18K82n 82n100K80k 圖 壓控電壓源二階低通濾波電路 電路中既引入了負反饋，又引入了正反饋。當 w 很小時， 2C 接近于開路，u1 直接通過兩個 R加入運放，此時電壓增益 ()uA jw 最大。雙Ｔ電路的傳遞函數(shù) 0 1 222( ) 1 ()() 2()14 ()iU s Z sR CWs U s Z Z sR C sR C?? ? ?? ??， 所以雙Ｔ電路是帶阻濾波電路。 雙 T 陷波電路 雙 T 陷波電路是濾除某 一特定頻率的濾波器。 熱敏電阻的線性化 熱敏電阻的主要優(yōu)點是電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，響應速度快，能進行精密溫度測量。 2．繪圖 RAM（ GDRAM） 繪圖顯示 RAM 提供 64 32 個位元組的記憶空間，最多可以控制 25664 點的二維繪圖緩沖 空間，在更改繪圖 RAM 時，先連續(xù)寫入垂直與水平的坐標值，再寫入兩個 8位元的資料到繪圖 RAM，而地址計數(shù)器（ AC）會自動加 1；在寫入繪圖 RAM 的期間，繪圖顯示必須關閉，整個寫入繪圖 RAM 的步驟如下： 1）關閉繪圖顯示功能； 山東科技大學學士學位論文 移動醫(yī)療相關理論與技術 14 2）先將垂直的坐標（ Y）寫入繪圖 RAM 地址； 3）再將水平的位元組坐標（ X）寫入繪圖 RAM 地址； 4）將 D15—— D8 寫入到 RAM 中； 5）將 D7—— D0寫入到 RAM 中； 6）打開繪圖顯示功能。 SMG12864G3ZK 的連接方式 液晶顯示模塊 SMG12864G3ZK 可與單片機直接連接，有并行和串行兩種連接方式。 MSP430C1351的各引腳定義、中斷和寄存器的詳細內容見參考文獻 8。 MSP430 系列單片機的迅速發(fā)展和應用范圍的不斷擴大，主要取決于以下 幾個 特點 ：強大 的處理能力 、 運算速度 快、使用 靈活方便 和 超低功耗 等。生物醫(yī)學信號測量中的50Hz 工頻干 擾可以使用陷波電路進行濾除，一般經(jīng)常采用的陷波電路是利用雙 T 網(wǎng)絡和運放構成的有源雙 T帶阻濾波器 [7]。正常情況下，在每個心搏中基本上都存在這些波形，一段時間的心電信號具有一個準周 期的特點，信號之間存在很大的冗余度，這個也是心電數(shù)據(jù)壓縮的理論根基。②噪聲強，由于人體自身信號弱，加之人體又是一個復雜的整體，因此信號易受噪聲的干擾。 本論文研究的內容 本論文主要研究了移動醫(yī)療系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集終端部分，該終端由五部分組成：心電采集、體溫采集、主控電路、液晶顯示和串行通信。放眼3G 網(wǎng)絡環(huán)境，數(shù)據(jù)傳輸速率將更加快速，用戶使用會更加方便，而且預期的使用費也會更加便宜，可以實現(xiàn)瞬間完成心電數(shù)據(jù)等內容的傳輸，從而實現(xiàn)大數(shù)據(jù)量長時間的實時監(jiān)護 ；福州大學已研制成的“ CTTM1000 遠程心電中央監(jiān)護系統(tǒng)”，用戶端的心電監(jiān)測發(fā)送裝置由無線發(fā)送和座機兩部分組成，可工作于基本聲禍合和無線發(fā)射轉發(fā)工作方式，最后通過電話線傳送數(shù)據(jù)，可對患者心電進行監(jiān)護和動態(tài)分析，存儲異常心電并報警，患者可隨時將已存儲的或實時的心電信號通過公用電話網(wǎng)以 數(shù)字調制方式傳送到醫(yī)院監(jiān)護中心 [5]。系統(tǒng)實時監(jiān)測老年人的各項生理參數(shù)并發(fā)回數(shù)據(jù)，監(jiān)護中心的醫(yī)護人員根據(jù)數(shù)據(jù)判斷老年人的身體狀況，并且在緊急情況下提供急救服務。它可以隨時隨地把被監(jiān)測對象的各項信息發(fā)送給監(jiān)護中心，監(jiān)護中心可以根據(jù)信息山東科技大學學士學位論文 緒論 2 作出相應的處理。 遠程醫(yī)療包括遠程醫(yī)療會診、 遠程醫(yī)學 教育、建立多媒體醫(yī)療保健咨詢系統(tǒng)等。 本論文還介紹了處理數(shù)據(jù)的軟件方法。該系統(tǒng)主要由四部分組成：體溫采集、心電采集、主控電路和藍牙通信模塊。 ECG collecting uses metal plate electrode as sensors and the collected ECG is amplified and filtered, then it is filtered by digital filters. We will get the high reliability of ECG waveform. The main control circuit includes realtime clock, data storage, LCD display, lowpower alarm and munication interface, etc. The main control circuit uses SCM MSP430C1351 as core。 課題的研究目的及意義 隨著人們生活水平的提高，對于現(xiàn)代醫(yī)療的要求日益提高；許多疾病具有較大的危害性、突發(fā)性，而且病癥具有很強的隨機性，要求搶救的時效性非常高；同時，由于我國人口數(shù)量大、密度高，而且老齡化嚴重，如何保障人們得到適當?shù)尼t(yī)療將是一個亟需解決的問題。 因此，具有無線 移動通信 功能的監(jiān)護和急救系統(tǒng)在臨床 醫(yī)療 中 將會 發(fā)揮了越來越重要的作用 。 國內外遠程移動醫(yī)療的發(fā)展狀況 移動醫(yī)療是近幾年來遠程醫(yī)療領域內 一個研究熱點，但在遠程醫(yī)療中又是一個相對薄弱的環(huán)節(jié)，它提供了一種通過對遠地移動對象生理參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測來研究其生理功能的方法 [2]。 2020 年 1 月12 日在人民大會堂舉行了“中國遠程心電監(jiān)測網(wǎng)絡體系”的啟動儀式，解決中國心血管疾病，降低發(fā)病率、復發(fā)率、致殘率和致死率，提高全民保健意識 [6]。此外，本終端還設置有 RS232 口、 USB 口和藍牙通信模塊，能方便直接和監(jiān)護中心進行可靠數(shù)據(jù)通信。④隨機性強，生物醫(yī)學信號不但是隨機的，而且是非平穩(wěn)的。 生物醫(yī)學信號檢測技術是生 物醫(yī)學工程學科研究中的一個先導技術，由于研究者所站的立場、目的以及采用的檢測方法不同，使生物醫(yī)學信號的檢測技術的分類呈現(xiàn)多樣化，具體介紹如下：①無創(chuàng)檢測、微創(chuàng)檢測、山東科技大學學士學位論文 生物醫(yī)學信號特性分析 7 有創(chuàng)檢測；②在體檢測、離體檢測；③直接檢測、間接檢測；④非接觸檢測、體表檢測、體內檢測；⑤生物電檢測、生物非電量檢測；⑥形態(tài)檢測、功能檢測；⑦處于拘束狀態(tài)下的生物體檢測、處于自然狀態(tài)下的生物體檢測；⑧透射法檢測、反射法檢測；⑨一維信號檢測、多維信號檢測；⑩遙感法檢測、多維信號檢測；⑩一次量檢測、二次量分析檢測；⑩分子級檢測、細胞級檢測、系統(tǒng)級檢測 [7]。在生物醫(yī)學信號測量中，測得的信號大多是模擬的連續(xù)信號，所以在進行數(shù)字信號處理前必須先將模擬信號經(jīng) A /D 轉換 ,將其轉換成數(shù)字信號 ,然后送到計算機中進行處理。在運算性能上，其 16位 RISC結構，使 MSP430單片機在 16MHz 晶振工作頻率時，指令速度可達 16 MIPS；同時， MSP430單片機中還采用了 16 位多功能硬件乘法器、硬件乘一加 ( 積之和 )功能、 DMA等一系列先進的體系結構，大大增強了它的數(shù)據(jù)處理和運算能 力，可以有效地實現(xiàn)一些數(shù)字信號處理的算法。其指令表、指令介紹及字符表可見參考文獻 10。串行方式中單片機只需要利用 3 個端口來控制液晶顯示模塊，即 SCLK（串行移位脈沖輸入）、 STD（串行數(shù)據(jù)輸入）和 CS（片選信號輸入）。但 NTC 熱敏電阻存在嚴重的熱電非線性，對它的非線性誤差進行補償或進行線性化處理是擴大其測量范圍和提高測量精度的首要問題 [11]。此法的重點就是確定r1 和 r2 的阻值。雙 T網(wǎng)絡由兩個 T 型電路并聯(lián)組成，其中一個 T型電路由兩個電阻 R和一個電容 2C 構成；而另一個由兩個電容C 和一個電阻 R/2 構成。 山東科技大學學士學位論文 移動醫(yī)療相關理論與技術 19 雙 T 帶阻濾波器 圖 為有源雙 T帶阻濾波器電路圖。所以，是一個帶阻電路。因為同相輸入端電位控制由集成運放和 R R2 組成的電壓源，故稱之為壓控電壓源濾波電路。 表 AD620主要性能指標 共模抑制比 輸入阻抗 失調電壓 輸入偏置電流 溫漂 噪聲 低雜訊 110db 1010 50uV ℃ Noise 9nV/ Hz 該儀用放大器的增益范圍為 1~1000，其放大增益關系式為：G=1+? /Rg，其中 Rg 為外接電阻，可以通過調節(jié)該電阻來調節(jié)放大器增益。 失調和增益對時間或溫度變化的穩(wěn)定性也是極好的。它還支持本地的 DMA 傳輸。將其固定為低電平用于單地址 /數(shù)據(jù)總線配置。 A0=1 選擇命令， A0=0 選擇數(shù)據(jù)。山東 科技大學學士學位論文 移動醫(yī)療系統(tǒng)方案的設計 30 4 移動醫(yī)療系統(tǒng)方案的設計 本移動醫(yī)療系統(tǒng)由移動單元、 GPRS 網(wǎng)絡和監(jiān)護中心組成，其中移動單元 由數(shù)據(jù)采集模塊和 GPRS 模塊組成。所以采集系統(tǒng)主要包括非線性補償（包括硬件山東 科技大學學士學位論文 移動醫(yī)療系統(tǒng)方案的設計 31 和軟件）、體溫信號的放大及電平的調整三部分，最后進行 A/D 轉換。 數(shù)據(jù)采集終端采集的生理信號要通過 GPRS 網(wǎng)絡發(fā)送到監(jiān)護中心，所以移動單元中要有 GPRS 模塊。 體溫采集電路的設計 完整的體 溫采集電路圖如圖 所示。使用時，用戶只需打開電極外殼，把電極壓在身上，再將把引線的按扣接到電極上并連接到設備上。所以此處采用了儀用放大器 AD620 作為前置放大器。 （ 2）儀用放大器。 引入 右腿驅動電路 的方法：在前級放大電路的反饋端與信號源地端建立共模負反饋，將反饋信號 一級倒相 放大后 再返回到人體 ， 使它們相互疊加，從而減小交流共模的絕對值，提高共模抑制比。低通濾波器（ LPF）采用壓控電壓源二階低通濾波器，截止頻率 fH 為100Hz。高通濾波器采用的 是壓控電壓源高通濾波器。 O P 07 A O P 07 ARf100KR20KRw15K 圖 主放大電路電路圖 同相比例運算電路的放大倍數(shù)：11fuf RA R?? ，其中 R1 為反相端接地山東科技大學學士學位論文