CN201675926U - 基于射频无线通信技术的脉搏信号采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于射频无线通信技术的脉搏信号采集装置。它包括脉搏传感器、两个单片机A和B、两个无线射频芯片A和B、接口电路、电源和计算机，脉搏传感器、单片机A和无线射频芯片A顺次连接组成脉搏信号采集部分，单片机A和无线射频芯片A与电源A相连；无线射频芯片B、单片机B、接口电路和计算机顺次连接组成数据记录处理部分，无线射频芯片B、单片机B和接口电路与电源B相连，无线射频芯片A和B通过无线方式进行通讯。它免除脉搏信号采集部分与数据记录处理部分之间的连线，使得被测对象能够拥有较多的自由活动空间。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种脉搏信号采集技术，尤其是一种采用射频无线通信技术传输数据的脉搏信号采集装置。它用于人体脉搏信号的连续采集和记录。
背景技术
脉搏信号与心脏和血管的结构、血液特性、血液循环系统特性等多种因素有关，通过对脉搏信号有关参数的研究可为心血管系统疾病的诊断提供重要的信息。为从脉搏波信号中获取丰富的生理病理信息，系统首先要以较高的采样频率实现脉搏信号的采集。医院通常采用固定的专门医疗仪器，但是体积通常比较大，需专业人员操作，而且价格昂贵。而且有线方式信号传输方式信号容易产生衰减、畸变、群延时，且易受干扰。
发明内容
本实用新型的目的就是要克服现有技术的不足之处，将射频无线通信技术与脉搏采集和记录设备结合起来研制一种低成本的基于无线通信的脉搏信号实时测量装置。它是一种利用高频率的无线数据传输方式传递医疗传感器与计算机之间脉搏信号的数据采集装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于射频无线通信技术的脉搏信号采集装置，其特征是：它包括脉搏传感器、两个单片机A和B、两个无线射频芯片A和B、接口电路、电源和计算机，脉搏传感器、单片机A和无线射频芯片A顺次连接组成脉搏信号采集部分，单片机A和无线射频芯片A与电源A相连；无线射频芯片B、单片机B、接口电路和计算机顺次连接组成数据记录处理部分，无线射频芯片B、单片机B和接口电路与电源B相连，无线射频芯片A和B通过无线方式进行通讯。
本实用新型的有益效果：
本实用新型利用射频无线数据传输方式，传递医疗传感器与计算机之间的信息，免除监护设备与医疗传感器之间的连线，使被测对象拥有较多的自由活动空间，在医疗仪器的家庭化和大众化应用中有着非常广泛的应用前景。
附图说明
下面结合附图和实施实例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的系统结构框图。
图2是接口电路。
图3是单片机A的程序流程图。
图4是单片机B的程序流程图。
具体实施方式
如图1所示，本装置由脉搏传感器、两个单片机、两个无线射频芯片、接口电路和计算机组成。脉搏传感器、单片机A和无线射频芯片A顺次连接组成脉搏信号采集部分；无线射频芯片B、单片机B、接口电路和计算机顺次连接组成数据记录处理部分。脉搏传感器测量到的人体脉搏模拟信号由单片机A放大、模数转换成数字信号然后传送到无线射频芯片A，无线射频芯片A将接收到的数据按照协议进行打包，发送给无线射频芯片B，最后由单片机B通过串行通信接口将数据传送到计算机，计算机记录、分析和处理采集到的脉搏信号。
脉搏传感器是采用基于聚偏氟乙烯压电薄膜的HKB型集成化脉搏传感器。它是一种软接触式的无创型脉搏传感器，采用高度集成化工艺将PVDF压电膜、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调理电路集成在传感器内。该传感器是压电式原理采集信号，模拟信号输出，输出完整的脉搏波电压信号。传感器与单片机A的输入端相连。
由于数据采集部分具有随身携带要求，因此采用纽扣电池。综合考虑，在脉搏信号采集部分的单片机A选用系统级芯片单片机MSP430F单片机。它16位RISC CPU不仅能提供所需的信号处理能力，而且还具有超低的工作电流，使用电池在此类应用中的寿命可达数年之久。该MCU集成了2个运算放大器、12通道的10位ADC和1个SPI，是模拟信号处理电路的一部分。而由于采用40针QFN封装，其尺寸只有6×6mm。单片机A实现从传感器来的脉搏信号的放大、模数转换、向射频无线通信发射模块A发送数据以及控制射频无线通信发射模块A的功能。单片机A的数据和控制输出端分别与无线射频芯片A的输入端和控制端相连。
射频无线通信模块包括发射和接收两部分，即无线射频芯片A、B为一对收发模块，采用相同的nRF905射频无线芯片，工作电压为1.9-3.6V，32引脚QFN封装，5×5mm大小，工作在433/868/915MHz的ISM(工业、科学、医疗)频段，由一个完全集成的频率调制器、一个带解调器的接收器、一个功率放大器、一个晶体振荡器和一个调节器组成。最大传输速率可达到100kbit/s。通道切换时间小于650μs，不需外加滤波器，可工作在ShockburstTM模式下。单片机A使用SPI接口与无线射频芯片A通信。
从无线射频芯片B接收到的信号由单片机B传送到计算机。单片机B用低功耗、高性能CMOS 8位单片机AT89S52单片机。采用RS232串行通信接口实现AT89S52单片机与计算机间的数据通信。RS232串行通信接口是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机接口相连或TTL器件相连，必须在RS232与TTL之间进行电平和逻辑关系的变换。
由于该装置一部分需随身携带，因此电源A、B采用纽扣电池，一个为单片机A和无线射频芯片A供电；另一个电源为单片机B和无线射频芯片B供电。
如图2所示，接口电路采用异步串行收发器及串口芯片来完成TTL电平到RS232C电平的转换。集成电平转换芯片MAX232为RS-232C/TTL电平转换芯片。它使用单一+5V为其工作，配接4个电解电容C1-C4，实现了单片机与计算机之间的数据通信功能。
nRF905无线射频芯片B的接口是SPI口，而单片机B(AT89S52单片机)没有SPI口，所以单片机B通过模拟SPI口来实现与无线射频芯片B的数据传输。
计算机必须带有串行通信接口才能和单片机交换数据。接口电路的RS232口直接插在计算机的串行接口上。计算机用来显示、记录、存储和处理传输过来的脉搏信号
图3是单片机A(MSP430F单片机)工作的流程序。该单片机A的信号采集、模数转换、无线传输控制及采样数据记录均由软件控制来实现。单片机A主程序完成信号采集、模数转换和数据无线发送。模数转换和无线通信由单片机A实现。
图4是单片机B(AT89S52单片机)工作的主控流程序。由单片机B完成无线数据接收和与计算机的通信。系统上电后，首先对内部特殊功能寄存器进行初始化，设定采样率、波特率、无线通道频率、输出功率等参数。
RS232串行通信程序中发送字符与接受字符均采用查询方式，发送前先读取通信或状态寄存器，查询发送保持寄存器是否为空；接收前先读取通信或状态寄存器，查询一帧据是否收完。从机采用中断方式，即接受到地址帧后就进行串行口中断申请，中央处理器响应后，进入中断服务程序。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施实例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于射频无线通信技术的脉搏信号采集装置，其特征是：它包括脉搏传感器、两个单片机A和B、两个无线射频芯片A和B、接口电路、电源和计算机，脉搏传感器、单片机A和无线射频芯片A顺次连接组成脉搏信号采集部分，单片机A和无线射频芯片A与电源A相连；无线射频芯片B、单片机B、接口电路和计算机顺次连接组成数据记录处理部分，无线射频芯片B、单片机B和接口电路与电源B相连，无线射频芯片A和B通过无线方式进行通讯。
2.根据权利要求1所述的基于射频无线通信技术的脉搏信号采集装置，其特征是：脉搏传感器采用HKB型集成化脉搏传感器。
3.根据权利要求1所述的基于射频无线通信技术的脉搏信号采集装置，其特征是：所述无线射频芯片A、B为一对收发模块，采用相同的nRF905射频无线芯片。
4.根据权利要求1所述的基于射频无线通信技术的脉搏信号采集装置，其特征是：单片机A选用MSP430F单片机；单片机B选用AT89S52单片机。
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