低功耗便攜式人體生理信號監(jiān)測系統(tǒng).pdf

1、目前，醫(yī)院常用的人體生理信號監(jiān)測設(shè)備多為功能完備的大型微機系統(tǒng)，無法適應(yīng)醫(yī)療改革興起的社區(qū)醫(yī)院要求，也無法滿足日益增長的家庭需要。因此，開發(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監(jiān)測系統(tǒng)具有十分重要的意義。 本文以TI公司的MSP430系列單片機MSP430F149為核心控制器，設(shè)計開發(fā)一種低功耗便攜式人體生理信號監(jiān)測系統(tǒng)。該監(jiān)測系統(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)計基本原則。結(jié)合實際需要，

2、從硬件和軟件兩方面進行系統(tǒng)設(shè)計：分別對心電信號和脈搏信號進行相應(yīng)的消除干擾預(yù)處理；對心電數(shù)據(jù)進行必要的壓縮。 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，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)下可進入睡眠模式，以達到降低功耗的目的。A/D接口采用單片機芯片自帶的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；為了達到長時間監(jiān)護目的，系

3、統(tǒng)擴展FRAM存儲器與FLASH存儲器分別用于數(shù)據(jù)緩存與海量存儲，兩種存儲器相互補充，解決了存儲容量與可擦寫次數(shù)的問題；為使下位機與上位機之間完成數(shù)據(jù)通訊功能，系統(tǒng)采用CP2101芯片實現(xiàn)下位機與上位機之間的數(shù)據(jù)通訊功能，該芯片自帶上位機驅(qū)動程序，可將單片機內(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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、時間調(diào)整、時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，下位機部分

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

5、。對心電信號，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)用一種可同時去除50Hz工頻干擾與基線漂移的數(shù)字濾波器算法；對脈搏信號，采用兩點直線法去除基線漂移，并用加權(quán)移動平均濾波法實現(xiàn)平滑處理。 對于ECG(electrocardiogram)采樣所得到的大量動態(tài)數(shù)據(jù)，受監(jiān)護終端存儲器容量及移動通信網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬和傳輸延遲的限制，監(jiān)護過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)必須進行壓縮后才能夠存儲和傳輸。對此，本文對心電數(shù)據(jù)進行壓縮處理。