基于單片機(jī)的血壓遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　隨著生活水平的提高，人們對自己身體健康越來越重視，到醫(yī)院就診的病人也越來越多，而每位患者的基本生理特征（比如心率、脈搏、血壓等）是醫(yī)生們關(guān)注的焦點(diǎn)，這些小的生理特征沒有把握準(zhǔn)或者處理不及時(shí)會導(dǎo)致很多不必要的傷亡。相反，判斷準(zhǔn)確并且處理及時(shí)的話，將會大大減少損失，甚至?xí)炀壬Ｄ壳按蟛糠轴t(yī)院采集病人的基本生理特征主要有兩種方式：對于普通病人，每隔一段時(shí)間（一般是數(shù)小時(shí)或一天左右）到病人跟前進(jìn)行測量；對于特殊的重癥病人，有專人24h進(jìn)行監(jiān)測。第1種方式很容易因?yàn)獒t(yī)生的疏忽或較差的責(zé)任心導(dǎo)致檢測不到位或不及時(shí)，同時(shí)更為嚴(yán)重的隱患是，患者生理特征的突變醫(yī)生往往無法檢測到，而這些突變最有可能包含了重要的疾病信息，是診斷的關(guān)鍵點(diǎn)，一旦遺漏，其后果可想而知；而第2種方式雖說可以大大的降低漏診，但卻非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力，造成不必要的人力資源浪費(fèi)。

　　鑒于以上缺點(diǎn)，筆者提出一種遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，其最大的優(yōu)勢在于，只要監(jiān)測系統(tǒng)綁定在病人身上，就會時(shí)時(shí)刻刻進(jìn)行監(jiān)測，并且監(jiān)測結(jié)果會自動上傳給監(jiān)控中心，真正實(shí)現(xiàn)了在“無人值守”的情況下能夠及時(shí)測量。當(dāng)患者的某項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)能夠發(fā)出報(bào)警提醒醫(yī)生并記錄下此刻的異常信息。另外，該系統(tǒng)采用無線通訊，在使用上帶來了極大的便利，不必受制于患者的位置或姿勢影響。

　　1 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

　　1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能需求

　　該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的旨在解決病人在無人看守的情況下，也能自動將病情上報(bào)給醫(yī)生，既保證了病人的病情得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)和治療，也解除了醫(yī)生24h看守的麻煩，即使醫(yī)生不在病房也能隨時(shí)了解病人的身體狀況。

　　為了達(dá)到上述要求，系統(tǒng)必須具有如下幾點(diǎn)功能。

　　1）自動血壓檢測：血壓監(jiān)測儀應(yīng)能時(shí)刻綁在患者體表進(jìn)行血壓的監(jiān)測；

　　2）信號發(fā)送：血壓監(jiān)測儀應(yīng)該每隔一段時(shí)間將所測得的血壓值通過射頻方式發(fā)送到醫(yī)院檢測中心；

　　3）信號的接受：監(jiān)測中心收到血壓監(jiān)測儀發(fā)送過來的血壓值后，需要存儲起來并繪制出血壓曲線圖；

　　4）報(bào)警：當(dāng)血壓出現(xiàn)異常時(shí)血壓監(jiān)測儀能夠發(fā)出報(bào)警音提醒患者，同時(shí)檢測中心端也需要發(fā)出報(bào)警提示，告知醫(yī)生有異常情況需要緊急處理。

　　1.2模塊設(shè)計(jì)思想

　　檢測端的功能就是在患者身上佩戴智能血壓檢測儀，它以STC89C52為主控單元，以微壓力方式測量血壓，NRF24L01作為2.4G射頻發(fā)送模塊，并且以蜂鳴器作為報(bào)警設(shè)備。該系統(tǒng)以每隔1s的速度發(fā)送所檢測的血壓值，當(dāng)血壓超出正常范圍的時(shí)候，蜂鳴器就會發(fā)出報(bào)警。

　　控制中心端的功能主要就是接受各個(gè)檢測端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，它也是以STC89C52作為主控單元，以NRF24L01作為2。4G射頻接受模塊，該模塊上帶有1個(gè)RS232接口與電腦相連，2.4G收到的數(shù)據(jù)就通過該接口發(fā)送到電腦，電腦軟件會對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并繪制成曲線。同樣，當(dāng)血壓超出正常范圍的時(shí)候，電腦會發(fā)出報(bào)警。

　　2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)功能說明

　　2.1 血壓測試儀

　　本系統(tǒng)采用的血壓計(jì)是接觸式血壓計(jì)，這種血壓計(jì)一般采用微壓力方式，將測量模塊放在患者的手臂或手腕上，隨著手臂上的皮膚因?yàn)槊}搏的跳動而跟著跳動，同時(shí)擠壓傳感器，傳感器在這種擠壓的作用下轉(zhuǎn)換成強(qiáng)弱不一的電信號，電信號經(jīng)過放大、濾波等處理輸出給AD芯片，變換成數(shù)字信號后傳給單片機(jī)運(yùn)算和處理，AD芯片采用ADC0832串行數(shù)據(jù)輸出，其中第2腳AOUT接的就是血壓計(jì)輸出的電壓信號，CS，CLK和DO分別接到單片機(jī)的3個(gè)IO口上，如圖1所示。

　　2.2 無線射頻方案

　　當(dāng)前市面上的無線射頻方案比較多，但成熟的方案主要有315M，433M和2.4G等等，它們各有特色，并有各自的應(yīng)用領(lǐng)域.三者當(dāng)中，315M的頻率比較低，通訊速率就比較慢，但是傳輸過程中的損耗小，傳輸距離較遠(yuǎn)，穿墻能力也最強(qiáng)；相反，2.4G的頻率比較高，通訊速率也就相應(yīng)的很快，但是傳輸過程中的損耗比較大，傳輸距離比較短，自然穿墻能力也比較弱.同時(shí)，由于現(xiàn)在普及的WIFI和藍(lán)牙等技術(shù)也采用2.4G方案，所以2.4G的環(huán)境比較復(fù)雜，很容易受到通訊的干擾.綜合上述的分析，決定采用433M射頻，既兼顧了速率，也兼顧了距離.

　　設(shè)計(jì)中的433M芯片采用SI4432模塊，它是由Silicon公司在09年推出的ISM頻段無線收發(fā)芯片，具有體積小巧、功耗低等特點(diǎn)，其工作頻段可在240-960MHz，最大輸出功率可達(dá)到+20DBm，圖2是該芯片接線圖。

　　2.3 報(bào)警電路

　　設(shè)計(jì)采用了無源蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警提示，當(dāng)患者的血壓超出正常范圍的時(shí)候，蜂鳴器就應(yīng)該發(fā)出滴滴的響聲提醒患者。無源蜂鳴器的理想驅(qū)動電流一般在20mA左右，而單片機(jī)任意1個(gè)引腳不管是拉電流能力還是灌電流能力都達(dá)不到，所以需要用1個(gè)三極管來對電流放大然后驅(qū)動蜂鳴器。這里的三極管采用S8550小功率型號的，當(dāng)IO口為低電平的時(shí)候，觸發(fā)蜂鳴器響起來，接線圖如圖3所示。

　　2.4 RS232 電路

　　對于控制中心端來說，除了接受監(jiān)測端發(fā)送來的數(shù)據(jù)外，還需要將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給電腦端，設(shè)計(jì)中單片機(jī)跟電腦端的通訊采用RS232方式。RS232是一種常用的通訊協(xié)議，其接線簡單，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，尤其適合于近距離的有線通訊，并且現(xiàn)在各種處理器基本都集成了該通訊標(biāo)準(zhǔn)的接口。但是，為了將單片機(jī)的TTL信號轉(zhuǎn)換成電腦識別的232信號，就需要1個(gè)轉(zhuǎn)換芯片，本設(shè)計(jì)采用的是MAX232芯片，同時(shí)附帶1個(gè)DB9頭方便連線。

　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用C51語言，對單片機(jī)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。對于監(jiān)測端來說，單片機(jī)的主要功能就是每間隔一段時(shí)間采集患者血壓值，然后與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，同時(shí)將數(shù)據(jù)通過RF發(fā)送給控制中心。對于控制中心來說，就是等待接受監(jiān)測端的數(shù)據(jù)，然后通過RS232轉(zhuǎn)發(fā)給電腦。

　　4結(jié)語

　　患者血壓的及時(shí)監(jiān)測，以及醫(yī)生及時(shí)了解情況對于病人來說至關(guān)重要。筆者設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程血壓診斷系統(tǒng)，采用STC89C52單片機(jī)核心控制，利用穿透力強(qiáng)和抗干擾能力強(qiáng)的433M無線收發(fā)方式來進(jìn)行血壓數(shù)據(jù)的傳輸，同時(shí)為了方便醫(yī)生查看歷史數(shù)據(jù)，特意將數(shù)據(jù)上傳到電腦存儲，并且形成曲線。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單一方面節(jié)省了醫(yī)生大量的時(shí)間，醫(yī)生可以騰出時(shí)間照顧更多的患者，另一方面，患者的身體也得到了及時(shí)的檢測，不會出現(xiàn)漏檢的情況，極大地保證了患者的身體健康。