基于LPC2103的嵌入式睡眠監(jiān)控報警系統(tǒng)設(shè)計

嵌入式睡眠監(jiān)控報警系統(tǒng)，它能夠在不干擾受監(jiān)測者正常睡眠的情況下，獲取和處理睡眠過程中的脈搏信號。本文以ARM7(LPC2103)為微處理器核心，利用脈搏波特征量K值作為心血管疾病判斷檢查的一項重要生理指標(biāo)，為心血管疾病的預(yù)防和治療爭取寶貴時間，降低心血管疾病在夜間突發(fā)帶來的嚴(yán)重危害。

　　1 工作原理

　　通過對模型的理論分析以及不同年齡健康人和心血管疾病患者的臨床檢測對比，證實由心血管生理病理上的變化將會引起脈搏波特征量K值有規(guī)律且相當(dāng)敏感的變化。因此，采用脈搏波特征量K值作為心血管疾病診斷的一項重要生理指標(biāo)[6-7]。

　　脈搏信號波形特征量K值的定義為：

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　本研究利用脈搏傳感器檢測人們睡眠狀態(tài)下的脈搏信號，在嵌入式微處理器的控制下，對突發(fā)疾病進(jìn)行監(jiān)控報警。

　　2.1 采集處理模塊

　　脈搏信號屬于低頻微弱信號，頻率范圍在0.2 Hz～45 Hz，幅度范圍在0～20 mV。在脈搏信號的采集過程中，容易受到基線漂移、人體活動、工頻干擾等因素的影響。因此，采集到的脈搏信號必須經(jīng)過信號處理，才能滿足后期工作的要求。采集處理模塊框圖如圖1所示。

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　本研究利用脈搏傳感器檢測人們睡眠狀態(tài)下的脈搏信號，在嵌入式微處理器的控制下，對突發(fā)疾病進(jìn)行監(jiān)控報警。

　　2.1 采集處理模塊

　　脈搏信號屬于低頻微弱信號，頻率范圍在0.2 Hz～45 Hz，幅度范圍在0～20 mV。在脈搏信號的采集過程中，容易受到基線漂移、人體活動、工頻干擾等因素的影響。因此，采集到的脈搏信號必須經(jīng)過信號處理，才能滿足后期工作的要求。采集處理模塊框圖如圖1所示。(1)信號采集

　　脈搏傳感器選擇體積小、功耗低、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)的HKG-07系列，選擇舒適、穩(wěn)固的外形及佩戴方法，設(shè)計成小巧貼身的指套型。

　　(2)信號處理

　　信號處理電路包括前置放大電路、基線校正電路、50 Hz陷波器、帶通濾波器、主放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路。

　　(3)閾值設(shè)置

　　根據(jù)現(xiàn)有醫(yī)學(xué)研究的結(jié)果或者遵從醫(yī)囑，針對不同年齡、性別、體質(zhì)、疾病的監(jiān)護(hù)對象，預(yù)先設(shè)置因人而異的異常閾值和危急閾值。

　　(4)病情診斷

　　根據(jù)實測值以及設(shè)定好的閾值，對身體狀況進(jìn)行自動診斷，這是系統(tǒng)的難點(diǎn)。

　　(5)無線發(fā)送

　　無線通信模塊采用JF24C 2.4G，將異常數(shù)據(jù)和警報信號發(fā)送到監(jiān)控報警模塊，消除因?qū)Ь€纏繞身體而干擾睡眠的可能。采用2.4 GHz公共頻段進(jìn)行短距離無線通信時，無需申請專用頻段，且開放性好，可用資源比較豐富。