基于ZigBee無(wú)線傳輸技術(shù)的電子聽(tīng)診器

摘要：設(shè)計(jì)一種基于ZigBee無(wú)線傳輸技術(shù)的實(shí)用電子聽(tīng)診器，能夠采集和處理人體心音數(shù)據(jù)，并將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸方式發(fā)送出去，接收端通過(guò)USB通信接口將數(shù)據(jù)傳輸到上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。該設(shè)計(jì)運(yùn)用MEMS麥克風(fēng)采集心音信號(hào)，前置放大和濾波端提供信號(hào)放大和濾波等調(diào)理功能。無(wú)線傳輸模塊采用TI公司的集成無(wú)線收發(fā)芯片CC2530。
關(guān)鍵詞：無(wú)線傳輸；ZigBee；CC2530；電子聽(tīng)診器

引言
聽(tīng)診器是醫(yī)生進(jìn)行疾病診斷必不可少的工具，它能夠獲取心臟瓣膜震動(dòng)的聲音數(shù)據(jù)，是醫(yī)生進(jìn)行初步診斷的得力助手，在臨床醫(yī)療中發(fā)揮著重要的作用。但是，傳統(tǒng)的聽(tīng)診器存在著信息量少、干擾大、聽(tīng)診范圍小等缺點(diǎn)，醫(yī)生在對(duì)病人聽(tīng)診時(shí)也面臨著被傳染的風(fēng)險(xiǎn)。隨著電子技術(shù)和無(wú)線傳輸技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程醫(yī)療和身體狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控正成為現(xiàn)代醫(yī)療發(fā)展的主要趨勢(shì)，各種基于藍(lán)牙傳輸協(xié)議的多功能的電子聽(tīng)診器紛紛被設(shè)計(jì)出來(lái)，投入到市場(chǎng)應(yīng)用當(dāng)中。但是藍(lán)牙傳輸技術(shù)也存在著通信距離短、復(fù)雜度高、功耗高、成本高等缺點(diǎn)。本文對(duì)傳統(tǒng)聽(tīng)診器進(jìn)行改造，引入基于ZigBee協(xié)議的無(wú)線電子通信技術(shù)，設(shè)計(jì)出一款可以對(duì)人體心音數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、處理和無(wú)線收發(fā)的電子聽(tīng)診器，從而以較低的功耗擴(kuò)大了聽(tīng)診范圍，降低了醫(yī)生在聽(tīng)診時(shí)被病人傳染的機(jī)率。

1 ZigBee協(xié)議的優(yōu)勢(shì)
ZigBee是一種近距離、低復(fù)雜度、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無(wú)線通信技術(shù)，工作在2．4 GHz ISM免費(fèi)頻段，主要適合自動(dòng)控制、傳感、監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域，同時(shí)也支持地理定位功能。ZigBee聯(lián)盟在制定ZigBee標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用了IEEE 802．15．4作為其物理層和媒體接入層規(guī)范。在其基礎(chǔ)之上，ZigBee聯(lián)盟制定了數(shù)據(jù)鏈路層(DLL)、網(wǎng)絡(luò)層(NWK)和應(yīng)用編程接口(API)規(guī)范。同藍(lán)牙技術(shù)相比較，ZigBee技術(shù)在功耗、傳輸距離和設(shè)備成本等方面均存在著明顯的優(yōu)勢(shì)。ZigBee與藍(lán)牙傳輸協(xié)議各參數(shù)比較如表1所列。

2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思路
無(wú)線電子聽(tīng)診器的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。采用麥克風(fēng)來(lái)獲取人體心音信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成模擬的電信號(hào)。經(jīng)過(guò)放大和濾波處理后，信號(hào)送入到主控模塊進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。主控模塊通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊將轉(zhuǎn)換完成的數(shù)字信號(hào)并發(fā)送出去。電源模塊則負(fù)責(zé)為
各個(gè)模塊供電。接收端采用深圳無(wú)線龍通信科技有限公司設(shè)計(jì)的C51RF～CC2530-PK無(wú)線ZigBee網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。它通過(guò)USB同上位機(jī)相連，向上位機(jī)傳遞其接收到的數(shù)據(jù)，用于顯示和分析處理。系統(tǒng)分為軟件和硬件兩部分：硬件部分包括信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)采集處理、無(wú)線傳輸、無(wú)線收發(fā)和電源模塊；軟件部分包括Firmware中的軟件和上位機(jī)軟件。