一款基于WIFI傳輸?shù)谋銛y式體征信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：介紹一款采用無(wú)線WIFI傳輸?shù)谋銛y式體征信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用STC89S52單片機(jī)及DS18B20溫度傳感器、HK2000B型壓電式脈搏傳感器等模塊采集生理體征信息，通過(guò)HLK—WIFIM03進(jìn)行無(wú)線傳輸，結(jié)合用戶Android設(shè)備終端進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示及反饋。采用人機(jī)友好交互界面進(jìn)行體征信息管理，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程體征信息監(jiān)測(cè)、分析、警報(bào)等功能，具有低功耗、使用方便、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。

關(guān)鍵詞：體征參數(shù);WIFI;Android;監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

隨著時(shí)代的發(fā)展，人們開(kāi)始越發(fā)地關(guān)注自身和家人的健康保健問(wèn)題，然而目前市場(chǎng)上已有的針對(duì)個(gè)別生命體征的監(jiān)測(cè)儀器，由于其普遍操作繁瑣，專業(yè)性過(guò)強(qiáng)，信息顯示單一及針對(duì)性不強(qiáng)等特點(diǎn)，始終無(wú)法在市場(chǎng)中得到推廣。在此介紹一款基于智能系統(tǒng)，簡(jiǎn)約便利，具有低功耗、使用方便、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)的生命體征監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

此款監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在集成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)體溫脈搏等多項(xiàng)生命體征的同時(shí)，結(jié)合當(dāng)下快速普及的Android智能系統(tǒng)，將最大化減少使用者的操作過(guò)程。用戶僅需通過(guò)簡(jiǎn)單設(shè)置便可通過(guò)智能軟件在隨身設(shè)備上直觀地實(shí)現(xiàn)對(duì)多項(xiàng)生命體征信息的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，抑或間隔性監(jiān)測(cè)，又可針對(duì)設(shè)定值對(duì)超標(biāo)體征進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)，智能終端軟件還可針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化整理，建立個(gè)人體征信息數(shù)據(jù)庫(kù)，針對(duì)個(gè)體情況作出分析，對(duì)個(gè)人健康提出合理化建議。

1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理

系統(tǒng)基于安全、可靠，使用方便、經(jīng)濟(jì)等原則，采用模塊化設(shè)計(jì)思想。采集部分基于STC89S52單片機(jī)為核心，運(yùn)用溫度傳感器DS18B2 0、HK2000B型壓電式脈搏傳感器等模塊采集生理體征信息，經(jīng)過(guò)濾波放大，數(shù)字化處理后由HLKWIFIM03模塊通過(guò)無(wú)線傳輸至服務(wù)器，而后推送至用戶終端進(jìn)行顯示。系統(tǒng)總體原理框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1.1 脈搏檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)

心室周期性的收縮和舒張導(dǎo)致主動(dòng)脈的收縮和舒張，使血流壓力以波的形式從主動(dòng)脈根部開(kāi)始沿著整個(gè)動(dòng)脈系統(tǒng)傳播，這種波稱為脈搏波。脈搏波所呈現(xiàn)出的形態(tài)、強(qiáng)度、速率和節(jié)律等方面的綜合信息，很大程度上反映出入體心血管系統(tǒng)中許多生理病理的血流特征。

考慮到產(chǎn)品價(jià)格和所需精度的要求，本模塊選擇了合肥華科電子技術(shù)研究所研制開(kāi)發(fā)的基于聚偏氟乙烯壓電膜的HK-2000B型集成化脈搏傳感器，它采用高度集成化工藝將力敏元件(PVDF壓電膜)、靈敏度溫度補(bǔ)償元件、感溫元件、信號(hào)調(diào)理電路集成在傳感器內(nèi)。壓電式原理采集信號(hào)，模擬信號(hào)輸出，輸出完整的脈搏波電壓信號(hào)，該產(chǎn)品主要應(yīng)用于無(wú)創(chuàng)心血管功能檢測(cè)、妊高征檢測(cè)、中醫(yī)脈象診斷等。脈搏采集部分主要構(gòu)成如圖2所示。

脈搏傳感器輸出的模擬信號(hào)電壓范圍是-0.1～0.6V，為消除負(fù)號(hào)，滿足后級(jí)單端輸入A/D轉(zhuǎn)換器的需要，設(shè)計(jì)了電壓抬升電路如圖3所示。

經(jīng)傳感器輸出的脈搏信號(hào)頻率很低，極容易引入干擾，這些干擾有來(lái)自50 Hz的工頻干擾，有來(lái)自肌體抖動(dòng)、精神緊張帶來(lái)的假象信號(hào)等。由于人的脈搏頻率在0.1～70 Hz之間，為了不把有效的信號(hào)過(guò)濾掉，將低通濾波器的截止頻率設(shè)為100 Hz，濾除系統(tǒng)的干擾，包括電壓抬升引入的干擾以及工頻干擾等，并把信號(hào)傳輸?shù)紸/D轉(zhuǎn)換器中為下一步的模數(shù)轉(zhuǎn)換做準(zhǔn)備。

MAX187是12位逐次逼近式串行A/D轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換速度快，耗電量少。與單片機(jī)連接時(shí)采用3線接口的數(shù)據(jù)串行方式，MAX187與STC89S52單片機(jī)的接口電路如圖4所示。

STC89S52的P3.0、P3.1、P3.2腳分別與MAX187的SCLK、CS、DOUT端連接，通過(guò)控制MAX187的串口時(shí)序，完成A/D連續(xù)轉(zhuǎn)換的讀寫操作。電源需要進(jìn)行去耦合處理，典型接法是用一個(gè)4.7μF電容和一個(gè)0.1μF電容并聯(lián)。當(dāng)使用內(nèi)部4.096 V參考電壓方式時(shí)，4腳接一個(gè)4.7μF的退耦電容。此時(shí)輸入模擬信號(hào)的電壓范圍為0～4.096 V，如果模擬輸入電壓不在這個(gè)范圍要外加電路進(jìn)行電壓范圍的變換。