基于zigbee的無線ecg采集診斷系統(tǒng)-在線瀏覽
2024-08-24 19:43本頁面
【正文】 ith strong capacityresistingconsumption and tiny shape, it can be widely used in the hospitals and munities. Key words: ECG。 ZigBee。新技術(shù)的發(fā)展，就是要將人從繁雜而單調(diào)的體力勞動(dòng)中解放出來，所以，從電子工程、嵌入式等角度出發(fā)，許多科研單位及學(xué)術(shù)團(tuán)體紛紛提出了老年人醫(yī)療護(hù)理的新概念，電子生活輔助、老年人跌倒預(yù)報(bào)設(shè)備等新技術(shù)層出不窮。作為本科生，我們無法做出功能復(fù)雜技術(shù)精尖的大規(guī)模系統(tǒng)化設(shè)備，我們從巧妙靈活的角度出發(fā)，試圖對特殊人群尤其是老年人的醫(yī)療監(jiān)護(hù)問題提出一點(diǎn)新的解決思路。那我們可以設(shè)置攝像頭，可以給被護(hù)理者安裝監(jiān)測儀器儀表，但這些裝置主要以有線設(shè)備居多，這顯然限制了被護(hù)理者的移動(dòng)范圍，給其行動(dòng)帶來不便。考慮到ZigBee無線傳輸技術(shù)低功耗，傳輸距離遠(yuǎn)，我們以它作為無線傳輸平臺(tái)，通過模擬電路部分將人體小信號(hào)放大，然后通過ZigBee傳輸，再送至MCU平臺(tái)處理顯示。如果對我們的方案進(jìn)行升級(jí)與進(jìn)一步研究，該無線系統(tǒng)還可應(yīng)用于災(zāi)害搶險(xiǎn)中的生命檢測，高危職業(yè)的生命智能保障等領(lǐng)域。整個(gè)系統(tǒng)共分為采集、傳送、控制三個(gè)大模塊。在這里，為了使采集到的人體信號(hào)有說服力，我們兼顧了導(dǎo)聯(lián)的概念，具體細(xì)節(jié)將會(huì)在后續(xù)的硬件部分詳細(xì)介紹。A/D部分采用多通道輪換采集，考慮到數(shù)據(jù)包的使用率，設(shè)置了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換精度?？商峁┛煽慷€(wěn)定的連接。ZigBee的母站接收各方數(shù)據(jù)，這里它充當(dāng)?shù)木褪菂f(xié)調(diào)器的角色。然后協(xié)調(diào)器用串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給主控制器。由于最后匯總的數(shù)據(jù)量龐大，在后兩個(gè)模塊的串口數(shù)據(jù)傳遞過程中，我們選擇了高波特率，以緩沖龐大的數(shù)據(jù)。如果有必要，我們還可以建立逆向過程，使ARM可以經(jīng)過中間ZigBee部分給子節(jié)點(diǎn)發(fā)信號(hào)，給受護(hù)理人員簡單指示。 采集模塊設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思路人體心電電壓信號(hào)的大致范圍是1~4mV，為了將信號(hào)轉(zhuǎn)化到便于我們處理和觀察的范圍，我們需要對信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯?。在這里，我們采用了兩級(jí)放大的設(shè)計(jì)方案。在第一級(jí)放大中，我們使用了儀器放大器AD623。AD623的增益可以方便地通過外接電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)。第一級(jí)運(yùn)放電路原理圖如下所示：圖2 第一級(jí)放大原理圖第二級(jí)放大我們使用了低功耗通用放大器MCP6004?？梢詫?shí)現(xiàn)與AD623和CC2530使用同一電源供電，便于心電采集及發(fā)射裝置的集成。第二級(jí)放大電路圖如下所示：圖3 第二級(jí)放大原理圖通過計(jì)算第二級(jí)同相放大器增益：可知兩級(jí)放大總增益約為400至500倍，~2V，適合CC2530模塊進(jìn)行采集。為了消除采集和傳輸過程中的噪聲，我們設(shè)計(jì)了帶寬為0~160Hz的帶通濾波器，保證心電信號(hào)的采集效果?？梢允褂糜彝闰?qū)動(dòng)電路消除共模干擾對信號(hào)采集的影響。在電壓跟隨器之后，我們使用了一個(gè)反相放大器放大信號(hào)。但是模塊總體體積還是過大，不便于攜帶。為了解決這個(gè)問題，我們已經(jīng)開始著手使用TI公司的ADS1298芯片來實(shí)現(xiàn)心電信號(hào)的采集。其中內(nèi)置8個(gè)低噪聲可編程增益放大器和8個(gè)高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器。同時(shí)ADS1298內(nèi)置右腿驅(qū)動(dòng)放大器和導(dǎo)聯(lián)脫落檢測器，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測導(dǎo)聯(lián)是否連接正常。 ZigBee模塊硬件設(shè)計(jì)我們整個(gè)ZigBee平臺(tái)的搭建采用的是由湘潭電子科技有限公司生產(chǎn)的SKCC2530ZDK硬件平臺(tái)。它帶有12864點(diǎn)陣字庫LCD，UART轉(zhuǎn)USB接口，多色LED指示燈，按鍵，插針式I/O引腳。對于SKCC2530EM無線模塊，帶有CC2530F256芯片、32MHz晶振、SMA天線。它具有卓越射頻性能，包括低功耗、高靈敏度、出眾的抗噪聲及抗干擾能力。這里，協(xié)調(diào)器（亦稱采集器）擔(dān)任了采集數(shù)據(jù)之間重要的轉(zhuǎn)換角色，它要收集各方數(shù)據(jù)，然后用串口傳輸至ARM處理器。僅有多色LED指示燈、用戶按鍵與插針式I/O引腳等基本指示功能。 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換硬件設(shè)置我們采用CC2530有一個(gè)原因是因?yàn)樗腁DC靈活度較大，具有以下特征：ADC轉(zhuǎn)換位可選，8~14位；l 8個(gè)獨(dú)立配置輸入通道l 可設(shè)置為多種參考電壓l 長生中斷使用ADC時(shí)，將CC2530相應(yīng)引腳配為輸入。心電信號(hào)經(jīng)放大后出來的信號(hào)幅值在2V上下，所以參考電壓選擇片上引腳電壓（）。該模組自帶兩種字號(hào)的漢字庫（包含一、二級(jí)漢字庫）以及兩種字號(hào)的ASCII碼細(xì)紋字庫；自帶基本繪圖功能。 串口通信硬件配置SKSmartRF05EB協(xié)調(diào)器上的LCD顯示模組僅僅作為基礎(chǔ)的顯示，無法用它實(shí)現(xiàn)心電信號(hào)的分析并完美呈現(xiàn)。我們采用CC2530的USART0串行總線接口Alt1異步UART模式，、。而最終方案考慮了將串口數(shù)據(jù)通過兩根普通連接線與ARM處理器相連，兩根線分別代表Rx與Tx信號(hào)。 ARM處理器硬件方案設(shè)計(jì)我們使用的ARM平臺(tái)是銳鑫同創(chuàng)公司的一款基于TI Stellaris系列高端 LM3S9B96微控制器（cortexm3內(nèi)核）的全功能開發(fā)平臺(tái)—HelloM39B9X開發(fā)板。 HelloM39B9X功能模塊圖：圖6 Zi
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