低功耗便攜式人體生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng).pdf

1、目前，醫(yī)院常用的人體生理信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)備多為功能完備的大型微機(jī)系統(tǒng)，無(wú)法適應(yīng)醫(yī)療改革興起的社區(qū)醫(yī)院要求，也無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的家庭需要。因此，開(kāi)發(fā)適用于社區(qū)醫(yī)院與家庭醫(yī)療的低功耗便攜式人體生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有十分重要的意義。 本文以TI公司的MSP430系列單片機(jī)MSP430F149為核心控制器，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種低功耗便攜式人體生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)充分考慮社區(qū)醫(yī)療與家庭醫(yī)療的應(yīng)用背景，以低功耗、便攜式為設(shè)計(jì)基本原則。結(jié)合實(shí)際需要，

2、從硬件和軟件兩方面進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)：分別對(duì)心電信號(hào)和脈搏信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的消除干擾預(yù)處理；對(duì)心電數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的壓縮。 在硬件方面，選用MSP430F149為系統(tǒng)的主芯片，該系列芯片以低功耗著稱(chēng)，供電電壓在1.8V～3.6V之間，并且具有低功耗的睡眠模式，某些模塊在非工作狀態(tài)下可進(jìn)入睡眠模式，以達(dá)到降低功耗的目的。A/D接口采用單片機(jī)芯片自帶的12位高精度A/D轉(zhuǎn)換器，既可以滿足系統(tǒng)采樣要求，又可以減少外界干擾；為了達(dá)到長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)護(hù)目的，系

3、統(tǒng)擴(kuò)展FRAM存儲(chǔ)器與FLASH存儲(chǔ)器分別用于數(shù)據(jù)緩存與海量存儲(chǔ)，兩種存儲(chǔ)器相互補(bǔ)充，解決了存儲(chǔ)容量與可擦寫(xiě)次數(shù)的問(wèn)題；為使下位機(jī)與上位機(jī)之間完成數(shù)據(jù)通訊功能，系統(tǒng)采用CP2101芯片實(shí)現(xiàn)下位機(jī)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊功能，該芯片自帶上位機(jī)驅(qū)動(dòng)程序，可將單片機(jī)內(nèi)部的RS232接口轉(zhuǎn)換成USB接口。由LCD8位數(shù)字液晶屏，配合按鍵，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、時(shí)間調(diào)整、時(shí)間顯示等液晶顯示功能，并采用指示燈提示目前工作狀態(tài)。 在軟件方面，下位機(jī)部分

4、作為一個(gè)獨(dú)立的工作系統(tǒng)，主要具有數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、顯示、通信的功能。依據(jù)低功耗設(shè)計(jì)的原則，程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，各子模塊均獨(dú)立工作，任一子模塊如需進(jìn)入工作狀態(tài)，可直接從中斷狀態(tài)喚醒；上位機(jī)部分在VC++環(huán)境下采用異步串行通訊方式，采用WindowsAPI函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)上傳數(shù)據(jù)的接收，并對(duì)心電與脈搏數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像顯示，同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)觀察窗口觀察上傳的數(shù)據(jù)。 本文針對(duì)人體生理信號(hào)的特點(diǎn)，對(duì)心電與脈搏信號(hào)的主要干擾源進(jìn)行分析和分別進(jìn)行預(yù)處理

5、。對(duì)心電信號(hào)，分別介紹了去除50Hz干擾的方法和去除基線漂移的方法，應(yīng)用一種可同時(shí)去除50Hz工頻干擾與基線漂移的數(shù)字濾波器算法；對(duì)脈搏信號(hào)，采用兩點(diǎn)直線法去除基線漂移，并用加權(quán)移動(dòng)平均濾波法實(shí)現(xiàn)平滑處理。 對(duì)于ECG(electrocardiogram)采樣所得到的大量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，受監(jiān)護(hù)終端存儲(chǔ)器容量及移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬和傳輸延遲的限制，監(jiān)護(hù)過(guò)程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)必須進(jìn)行壓縮后才能夠存儲(chǔ)和傳輸。對(duì)此，本文對(duì)心電數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理。