生命体征的智能检测

基于智能终端生命体征监护报警器
关键词：生命体征传感器ARM处理器CC2430 MSP430F449 ZigBee
绪论：生命四大体征包括呼吸、体温、脉搏、血压，医学办称为四大体征。

它们是维持机体正常活动的支柱，缺一不可，不论哪项异常也会导致严重或致命的疾病，同时某些疾病也可导致这四大体征的变化或恶化。

由此，医生可依据“危急值”报告，向其家属“发送病危通知”。

体温、脉搏和血压是机体内在活动的客观反映，是判断机体健康状态的基本依据和指标，临床称之为生命体征。

正常人的生命体征相互间有内在联系，并且呈比例、相对稳定在一定范围之内。

当机体收到伤害时，体温、脉搏和血压首先出现不同程度的异常反应出疾病发生、发展的动态变化。

因此，监测并及时正确地记录生命体征，为临床正确诊断、及时治疗以及护理提供了第一手资料和依据，意义非常重大。

目前国内外大多数医院在对病人进行生命体征测量时要求病人在一个固定的地方不能移动，要求测量时护士必须到病人的身边去测量，然后再去记下每个病人的具体数据，这种传统模式效率很低。

为了改变这种效率低，移动性差的情况，医院就需要一种能彻底改变这种传统模式的方案，利用MSP430F449和CC2430 ZigBee芯片组成的系统是最好的选择。

系统方案：本系统是一种基于智能终端的生命体征监护报警器；这种监护报警器设置一生命体征检测器，置于被监护人身上，被
监护人并携带一智能手机，该智能手机借助一射频收发模块，接收生命体征检测器发送的人体生命警示信息，自动将该警示信息通过移动网络，发送至监护人或监护中心处的手机。

优点在于，针对突发性的病人和老人，发生生命危险，可实现无操作的自动报警，可以最大程度的提高被救治的可能性。

该装置包括分离配置的传感器端和机身，所述的传感器端包括生命体征监测系统，所述的机身包括供电系统、ARM处理器、以及与ARM处理器相连的GPS实时定位系统、接口部分、语音报警系统、存储器、电话拨打系统以及按键；所述的生命体征监测系统通过A/D转换器与ARM处理器连接；该方法当检测到的异常信号或人为选择报警时，打开GPS定位系统，并进行报警。

传感器端又分为温度，压力，速度传感器，分别测量病人的体温，血压，呼吸和脉搏。

经过信号放大在接收端显示，并且设置标准参数，通过比较器，查看数据是否正常，如果与标准值有较大误差，自行启动报警系统及GPS定位系统，并且将数据通过蓝牙或者移动数据网络传给监护人，使病人在最短时间内可以及时接受治疗。

采用本发明的装置和方法，不仅携带方便，而且能够在携带者生命体征有危险时，能够实现第一时间报警，提高携带者的生命安全保障。

实现原理：
硬件：
ZigBee技术基于IEEE802．15．4的无线通信协议，具有成本低、功耗低、复杂度低、可靠性高、组网灵活方便等特点。

Zigbee 工作在20．250kb／s，满足低速率传输速率的要求，传输范围为10．100m。

生命体征监测系统由测量部分、数据发送部分、
路由以及数据接收部分组成。

测量部分属于整个系统的最低层，具体负责对被测人的生命体征数据进行测量，测量之后得到的数据传输给发送数据部分，由发送数据部分通过Zigee网络发送出去。

测量生命体征的终端硬件部分包括：超低功耗控制芯片MSP430F449，ZigBee芯片CC2430，液晶显示器，锂电池，各种组成电路和外接接口。

锂电池要选用可多次充电的型号。

由于血压不能直接测出，在需要测量血压的时候外接一个血压仪到终端上测量。

MSP430F449超低功耗芯片具有精简指令集结构(RISC)，5种节电模式，从待机到唤醒的响应时间不超过6its，可在线串行编程，不需要外部编程电压，更重要的是驱动液晶能力可达160段。

Zig,Bee无线芯片CC2430采用专门的设计，将全部需要的高频部分电路全部集成在电路内部；功耗非常低，CC．2430无线单片机待机时电流消耗仅0．2止，在32kHz晶体时钟下运行，电流消耗小于l越。

以上这些优点使得MSP430F449和CC2430很适合此系统的硬件电路部分。

脉搏传感器测出被测人的脉搏信号，经过放大电路放大，此时一定要经过滤波电路处理，最终将信号送给
MSP430F449。

在这里MSP430F449接收到的脉搏信号，为得到更加准确的数值，在软件上也要做滤波处理。

与脉搏信号相比，体温信号的处理有所不同，基本电阻组成，相当于一个恒流源。

大多数体温传感器实际上就是一个随温度变化而变化的电阻，温度越高电阻值越低。

通过电流后，会引起电压随之变化。

而运放A2是电压跟随器，即运放A2输出的电压就是当前传感器对地的电压。

A2输出的电压和MSP430F449的AD端口相连接，通过AD转换并通过对比温度与电阻值的关系就知道了当前的温度值。

当需要测量血压时，把血压仪连接在终端上，为了更加人性化，血压仪的开关由终端控制，取消血压仪上的开关。

每测量完一组数据都要在液晶显示屏上显示出来，并把数据传送给CC2430，由CC2430向路由器或护士站发送数据。

锂电池作为电源为各个部分供电。

因为电池需要充电，所以要尽量做到省电减少充电次数。

除了选用低功耗的芯片之外，在硬件上也作了相应处理：需要哪部分工作时就给哪部分供电。

比如，在测量数据的时候，LCD和CC2430不需要工作，就不给LCD和CC2430供电，等需要显示时再给LCD 供电，需要把数据发送出去时再给CC2430供电。

软件：
系统软件设计的重点在于单片机的编程，在本系统中MSP430F449和CC2430都需要编程。

编程采用模块化处理，对于CC2430来说，主要是装载zigBee协议栈。

对于MSP430F449来说，它的程序包括以下几个部分：AD转换程序、显示程序、按键处理程序、LCD
设置程序、血压驱动程序、脉搏驱动程序、体温程序、串El程序、驱动Zig,Bee程序等。

MSP430F44X系列单片机FLASH存储器多达60kB，对于C语言编程来说非常方便，以下是控制程序中的片断：...
if(state==INITIAL_STATE)
{
if(flag_init_endl==0)
{
P=counter；
Pulse_init()；／／初始化脉搏
Flag_ink_endl=l；／／初始化完毕
ClearSerl()；
}
else if(counter<(P+PULSE_TIME))
{
Display—symbol1()；／／显示心脏符号
}
else if((counter>=(P+PULSE_TIME))
&&(!Flag_pulse))
{
Display_pulsel()；／／显示脉搏
CCTLO=0x00；／／关闭CCR0中断
Flag_pulse=l；
for(i=O；i<60000；i++)；
P20UT&=～BIT0；
for(i=O；i<80；i++)
{
for(j=O；j<60000；j++)；／／数据传输中⋯.
}
Uart_zi曲ee()；／／初始化430与zi如通信的串口
state=WAlT_STATION_PREPARED；／／
2430为状态A
}
}
...
结束语
通过MSP430F449控制传感器测得生命体征数据，并通过CC2430发送，利用ZigBee技术的可移动性、布线容易、成本低等优点，此生命体征监测系统可广泛应用于各大医院和社区诊所。