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来源: 作者: 2018-10-28 12:11:47

嵌入式低功耗移动心电监控系统的设计方案

导读:

本文针对传统心电监测设备的缺点,提出了一套基于Android的低功耗移动心电信息采集监控系统的设计方案。该方案中所设计的系统通过嵌入内衣穿戴的智能电极对心电信号进行采集处理,并通过目前已成为移动设备标配的蓝牙无线数据络将心电数据发送至Android监控终端进行存储、管理和分析。

作者:余文琦,邓建国,张鹏辉,王中方  本文针对传统心电监测设备的缺点,提出了一套基于Android的低功耗移动心电信息采集监控系统的设计方案。该方案中所设计的系统通过嵌入内衣穿戴的智能电极对心电信号进行采集处理,并通过目前已成为移动设备标配的蓝牙无线数据络将心电数据发送至Android监控终端进行存储、管理和分析。并在最后通过链路实现验证了基于Android设备和蓝牙无线数据络的心电监控系统的可行性和实用性,从而验证了本方案的实用性。  1.引言  随着当前信息技术和医疗水平的不断发展以及人们生活水平的不断提高,越来越多的人们对个人及家庭的健康护理提出了更高的要求,希望能够随时了解自己的身体健康状况,并尽早发现病症、解决问题。目前传统的Holter系统体积大,使用不便的缺点也给人们的日常使用带来了很大不便。因此,利用最新的无线传感与微处理器技术,设计实现一个可长期且具有无线移动监控能力的移动心电信息采集监控系统具有很高的实用价值和市场潜力。  本文通过研究人体心电信号的各项主要特征和实际监测应用需求,设计开发了一套无线传感心电信息监测系统,该系统通过嵌入内衣穿戴的智能电极对心电信号进行采集处理,并通过目前已成为移动设备标配的蓝牙无线数据络将心电数据发送至Android智能监控终端进行接收数据的存储、管理和分析。  2.系统设计的总体结构  系统总体结构框图如图1所示,包括嵌入内衣的心电图导联、智能电极信号处理电路模块、以及配置有蓝牙的智能Android终端应用,其中智能电极信号处理模块包括模拟信号调理电路、微处理器电路和无线蓝牙络模块以及可在模块上扩展体温传感器和血氧探头等,进而扩展生命健康监测参数。  本系统首先将嵌入内衣的导联电极采集的心电信号送往智能电极中信号处理电路模块中,由模拟信号调理电路进行滤波放大。  信号经调理之后经A/D转换送给主控微处理器分析预处理。之后经无线蓝牙络通过无线信道送给配置有蓝牙的智能Android终端应用进行诊断分析以及监控显示。当发现异常时,终端应用发出警报并可将结果通过移动互联发送至远程医疗中心。  由于智能电极中模拟信号调理电路不是本文对系统设计所要重点阐述的部分,所以本文主要对数据分析预处理、无线蓝牙通信和Android终端应用程序设计做介绍。  3.智能电极控制软件设计  本系统采用TI公司MSP430G2553超低功耗微处理器构建中心处理单元。MSP430单片机在低功耗方面表现出色,支持快速休眠,大量节省系统能耗,并且在恶劣条件下工作性能稳定。所采用的G2553型号单片机加载有自主设计的危急特征提取算法,能够满足设计的需求。  如图2所示为智能电极控制软件流程图。  主要过程为在信号调理电路预处理心电模拟信号之后,超低功耗微处理器通过内置的10位AD转换模块(采样精度为3mV)对模拟数据进行采集和转换,采样周期为5ms,并将转换后的数据取高8位后通过与异步串口(UART)交由蓝牙模块通过无线蓝牙络发出。

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