ZigBee无线模块心率采集设计方案
基于ZigBee的无线数据采集系统方案
.专业整理.无线数据采集控制系统的设计课程名称专业综合课程设计课程设计总评成绩学生XX、学号学生专业班级指导教师XX课程设计起止日期2016.11.7-2016.12.1无线数据采集控制系统的设计第1章需求分析1.1 课程设计题目无线电子开关1.2 课程设计任务与要求无线电子开关的设计PC端用java编写程序通过串口给CC2530模块A发送开关等指令,CC2530模块A通过射频模块将指令以无线方式发送给CC2530模块B,CC2530模块B根据指令开灯或关灯。
针对给定的任务,结合专业课程和专业知识完成系统的硬件或软件设计,对硬件设计：要求完成系统和接口设计,并能动手制作和调试,对测量结果进行分析处理。
设计须提供实物成果。
对软件设计：要求能够熟悉软件工具,设计其算法或者是系统结构,实现该算法和软件,能够对其计算过程进行推导或者是说明软件系统结构,并能调试成功,对实验结果进行分析处理。
通过专业综合的课程设计,使学生能够综合掌握无线传感网技术、java语言程序设计、数据库等课程的专业知识, 要求学生经过课程设计的教学环节进一步理解无线传感器网络的结构和组成原理,掌握数据采集节点,无线传输,串口通信等模块的基本设计方法,完成系统应用程序的设计。
通过专业综合课程设计,提高学生电子信息系统综合设计能力。
掌握电子信息系统的基本开发过程与应用方法。
要求学生经过课程设计的教学环节进一步理解电子信息系统的设计方法,根据所选择的对象进行应用系统的硬件和软件设计,提高学生专业的综合素质与专业能力。
1.3 软硬件运行环境与开发工具软件开发环境为eclipse+IAR Embedded Workbench硬件开发环境为CC25301.4主要芯片说明CC2530是ZigBee无线数据传输其中的一个核心芯片,它能够以非常低的总材料成本建立强的网络节点。
CC2530芯片有四种不同的闪存版本：分别具32/64/128/256KB的闪存。
一种基于ZigBee无线网络的多参数医疗监护节点的设计
一种基于ZigBee无线网络的多参数医疗监护节点的设计胡小海;王志武;颜国正【摘要】对患者进行长时间实时生理参数监控一直是医院慢性病治疗的重要工作之一,针对传统医疗监护设备体形大、成本高、位置固定、接线复杂的缺点,本文结合Zigbee无线技术,从小型化、无线化、网络化入手,设计了一种佩戴于手腕,集成了血压、血氧、体温多参数测量的医疗监护节点,并增加了液晶显示、自动报警等功能.实地实验结果显示,该节点能较准确地测量出患者的多项生理参数,并结合上位网关,搭建起适用于医院、养老院等机构的无线监护系统,极大地方便患者的监护治疗过程与医院的管理.【期刊名称】《北京生物医学工程》【年(卷),期】2015(034)001【总页数】6页(P64-69)【关键词】ZigBee无线技术;多参数测量;无线传感器网络【作者】胡小海;王志武;颜国正【作者单位】上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240【正文语种】中文【中图分类】R318.6近年来，随着生活环境条件的恶化以及中国人口老龄化的加剧，需要长期监护的慢性病与退化性疾病日益增多。
据卫生部统计信息显示，仅2005～2008这3年间，全国慢性病发病率就增长了3个百分点，仅排名第一的高血压就增长了2个百分点。
由此可见，在当下的医疗领域，慢性病的预防与治疗已成为一大热点问题，也是难点问题[1-2]。
相对于一般疾病，慢性病症在常规的治疗手段之外，还需要对患者进行长期不间断的生理参数监控，以预防突发症状以及为医生的后续治疗提供诊断依据。
然而，现有的医疗监护系统，器材笨重、线路复杂，对患者的活动有诸多限制，并且使用成本颇高，这既给患者带来了沉重的心理与经济负担，不利于病情的好转，同时也对患者的正常生活造成了诸多不便[3]。
ZigBee无线技术是近年来通信领域中的研究热点，ZigBee技术基于IEEE802.15.4标准，相比较于蓝牙，ZigBee具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠性、组网简单、灵活的优势，更加适合于工厂、医院等特定场所的控制与监护[4-5]。
基于ZigBee的无线数据采集系统的设计
论文关键词：数据采集ZigBee CC2430C8051F020论文摘要：以C8051F020和射频芯片CC2430为核心设计了低功耗的无线数据采集系统，文章介绍了ZigBee技术、并给出了基于ZigBee的无线数据采集系统的组成，最后通过使用CC2430芯片完成了采集节点、主控单元的硬件与软件设计，实现了数据的采集和无线传输。
数据采集是现场中应用最广的技术之一,企业在生产时需要实时监测电压、温度、压力、流量的变化。
现有的采集系统大多采用预先布线，通过有线方式进行数据采集,主要存在的问题有：扩展性较差、布线繁琐、不方便对移动设备监测，不能进行临时数据采集。
为此本文介绍了如何利用射频芯片CC2430与C8051F020实现基于ZigBee的无线数据采集系统。
1. ZigBee简介ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线协议，主要应用于低速率，低功耗设备的组网，支持250kbit/s的数据传输速率，可以实现一点对多点的快速组网。
ZigBee技术的主要优点有省电、可靠、低、时延短、网络容量大、安全。
完整的ZigBee协议栈由层、介质访问控制层、网络层、安全层和应用层组成。
IEEE 802.15.4定义了物理层和介质访问控制层协议, 网络层和安全层由ZigBee联盟制定,应用层根据用户自己需要,对其进行开发利用。
无线通信技术上,采用免冲突多载波信道接入(CSMA-CA)方式避免了无线电载波之间冲突。
此外,为保证传输数据的可靠性,建立了完整的应答通信协议。
ZigBee设备为低功耗设备,其发射输出功率为03.6dBm,通信距离为30～70m,具有能量检测和链路质量指示能力,根据这些检测结果,设备可以自动调整发射功率,在保证通信链路质量的条件下,最低限度地消耗设备能量。
在组网性能上,ZigBee可以构造为星形网络或者点对点对等网络。
在每一个ZigBee组成的无线网络中,连接地址码分为16bit短地址码或者64bit 长地址码,具有较大的网络容量[1,2，3]。
基于ZigBee无线网络的心电监测系统的设计与实现
ｎｅ ｔ ｎ－Ｏ ｏｖ ｒ ｏｍｅ ｔ ｏｓ ｐｒ ｂｌ ｃｉ ｌ ｅｃ ｏ ｈ ｅ ｏ ｅｍｓ， ｓ ａｐ ｐｒ ｏｓ ｓ ｔ ｐ ｅｒ ｏｐ ｅ ａｎ ＣＧ ｍｏｎｔｒｎ ｓ ｓｅ ｈｉ Ｅ ｉ ｉｇ ｙ ｔｍ ｂ ｅｄ ｏ ａｓ ｏｎ ｇＢ ｗｉ ｅｓ ｎｅｗ ｏ ｋＴ Ｚｉ ｅｅ ｒ ｅｌ ｓ ｔ ｒ ｏ
．
Ｚｉ ｅ ｇＢｅ ｗｉ ｌｓ ｎ ｔ ｋ ｒ ｅ ｓ ｅｗｏｒ ｗａ ｇｉｅ Ｍｅ ｗｈｌ ｔ ｄ ｉ ａｎ ａ ｈｉｖ ｅ ｓ ｖ ｎ． ａｎ ｉ ｈｅ ｅｓｇｎ ｅ， ｄ ｃ ｅ ｅｍｅｎ ｏ ｍ ｏ ｔ ｉｇ ｏｔ ｅ ｔ ｆ ｎｉ ｎ ｓ ｆ ｏｒ ｗａｒ ｏｎ ｏｍｐｕｅｒ ｓ ｃ ｔ ｉ ａｃ ｏｍ ｃ
王 青 吴 小培
（ 安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室， 安徽 合肥 ２０ ３ ） ３０ ９
摘 要
传 统 的 有 线 心 电监 测 系统 导线 连 接 复 杂 、 可移 动 和 扩 展 性 差 的 缺 点 。 为 了 克服 这 些 问题 提 出 了一 种 基 于 ＺｉＢｅ 不 ｇ ｅ 无 线 网络 的 心 电监 测 系统 。为 实现 这 个 目标 ， 首先 完成 了心 电信 号 的采 集和 处 理 电路 的设 计 详 细介 绍 了具有 模 数 转 换 功
关 键 词 ： 电 ， ｉＢ ｅ 模／ 转 换 ， 换 时 间 ， 线 网络 心 Ｚｇ ｅ ， 数 转 无
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒｃ
Ｔｒ ｔ ｎａ ｂｌ Ｅ ａｄｉｏ ｌｃａ ｅ ＣＧ ｍ ｏ ｔ ｉｇ ｙ ｔｍ ｈ ｈ ｓ ｉ ｎｉ ｎ ｓ ｓｅ ｏｒ ａｓ ｔ ｅ ｄｉａｄｖ ｎａｇｅ ｏ ｄ ｌｘｉ ｌｙｐ ｒ ｃ ｌｂｉｔ ｎｄ ｏ ｐｌｘ ｗｉ ｎ ａｔ ｓ ｆｂａ ｆ ｂｉ ｅ ｉ ｏｏ ｓ ａａ ｌｙ ａ ｃ ｍ ｅ ｒ ｃｏ — ｔ ｉ ｅ
新型zigbee无线传感网络的心电监护系统的研究与设计(1)
新型Zigbee无线传感器网络的心电监护系统的研究与设计摘要传统的有线心电监测系统导线连接复杂、不可移动和扩展性差的缺点。
为了克服这些问题，提出了一种基于Zigbee无线网络的心电监测系统。
为实现这个目标，首先完成了心电信号的采集和处理电路的设计。
详细介绍了具有模数转换功能的终端节点、网络协调器节点的设计。
给出了整个Zigbee无线网络的结构，并完成了监测软件的设计和实现。
结果说明，系统有较好的灵活性和扩展性，为心电监测提供了一个方便、有效的无线解决方案。
关键词：心电、Zigbee、A/D转换、无线网络0、前言心电信号中包含着人体最基本、最重要的生理参数,对这些生理参数进行监护与检测对患者的健康以及心血管疾病的预防和治疗有着极其重要的意义。
近年来,心脏病的发病率和致死率呈现出上升势头,心血管疾病己成为世界上最为普遍的也最危害健康的疾病。
由于这类病症都具有偶然性和突发性的特点,因此要防治心脏病就必须对患者进行长时间的跟踪治疗。
同时,心脏病的发病特点使得心脏病的治疗时机显得尤为重要,如急性心肌梗塞最正确治疗时间为发病后的一小时之内,但研究结果说明:只有不到1/5的病人在心肌梗塞发作后一小时内被送往医院接受治疗。
针对这种情况,需要寻求一种有效的解决方法,使得医生在患者病发后能够及时获得有效的心电数据,从而减少患者从病发到接受治疗的延误时间。
因此,心电监护便成为了一种很可行的有效解决方法。
现今,人们对自身健康问题的关注程度越来越高。
而随着传感器技术、无线通信技术和信息技术的发展,远程医疗和健康监护得到了更为广阔的发展空间。
健康监护中最常使用的就是心电监护。
心电监护系统的设计,己成为现代医学仪器发展的一个必然趋势。
建立功能强大的心电监护系统,可以到达对患者进行实时心电监护的目的,同时能够对患者的心电数据进行自动分析与诊断。
医生可通过监护系统实时查看患者的心电图,如假设发生心电异常,系统将及时发送报警信息,以减少患者病发的危险;同时能够将发病时的心电波形通过传输线路输送到医生那里,以便于医生进行诊断分析,并制定有效的治疗方案。
ZigBee技术的数据采集设备设计
ZigBee技术的数据采集设备设计参考资料：/s/blog_71facf0001010n63.html1 总体设计方案在钢铁企业的工厂里，除了原料场、焦炉、高炉等，还包含有各种监测控制设备，如对温度、湿度及对煤气等物理量进行采集的设备，环境检测显得尤为重要。
一般情况下采集设备以有线网络系统的形式采集与传输数据。
但是在布满各种设备的钢铁厂车间里采用有线电缆实现温湿度等工业数据监测采集，有布线非常困难，不便于维护，设备不能随意移动等缺点。
而ZigBee网络是一种先进的无线传输技术，它有着功耗低，数据传输可靠，网络容量大，安全性高，实现成本较低等优点，此方案可以使钢铁工厂测量装置易于安装，便于维护，传输可靠。
图1为此方案的系统结构图。
ZigBee是基于IEEE 802.15.4无线标准之上的有关组网、安全与应用技术，使用了IEEE 802.15.4标准定义的物理层与MAC 子层。
它采用直接序列扩频技术，工作在868 MHz，915 MHz，2.4 GHz的ISM频段。
主要应用在消费电子设备、生态监测、农业自动化和医用设备等领域。
ZigBee规范定义了三种设备：ZigBee协调器，ZigBee路由器和ZigBee终端设备。
在组网方式上，主要采用星状网，树状网和网状结构。
采用新兴ZigBee组网技术的环境监测系统，可以改变传统的管理方式，对区域的环境数据实施连续、有效监测与分析，充分发挥了实时监测在环境管理中的作用。
特别是对人员无法接近的危险、恶劣环境的实时在线检测，使得能够在中心监控室可以监视环境运行状态。
2 硬件电路设计2.1 处理器模块一个SPI接口，带有5个片选线。
同时含有一个2线串行接口。
此MCU含有21个GPIO口，每个GPIO端口可通过软件分别配置成输入或输出，并提供推挽式输出或漏极开路输出。
本文采用的是对温度和湿度数据量进行监测，在实际中可在GPIO口外接各种煤气的专用传感器，从而实现对钢铁工厂里的环境量的全面监测。
基于zigbee的心电监护节点设计与实现
基于zigbee的心电监护节点设计与实现【摘要】人体生命体征参数中心电信号引人注目。
如何简便、快捷、有效的检测心电信号成为目前值得思考的重要问题。
我们设计一种基于Zibeede心电信号采集节点，采用BMD101芯片对采集到的心电信号进行预处理，采用cc2530芯片实现处理模块与监测模块的Zigbee通信，最终在上位机显示心电信号波形，完成心电信号的无线监测过程。
【关键词】心电;zigbee;信号采集一、引言由于心脏病的突发性，造成较高的死亡率，心电图作为诊断心脏状况的重要指标，其获取显得尤为重要。
目前的心电监护设备基于传输方式分为两类，一类是有线传输的设备，主要应用于医院等大型医疗机构;一类是基于蓝牙、移动通信网、Zigbee等无线方式心电信号传输设备。
由于前者检测线路复杂，体积庞大，患者只能通过在医院进行检测，随着人们生活水平的提高，体积小、携带方便的便携式无线传输心电监测节点引起了人们广泛的关注。
我们设计一种基Zigbee 的心电监测节点，能够方便快捷的获取人体心电信号。
二、心电节点的构建及原理由于人体体表心电信号非常微弱，一般只有0.01-5mv，频谱能量主要集中在0.25-35HZ之间，加上来自外部和人体内部器官的干扰，易使人体心电信号发生改变[1]。
这些叠加在心电信号中的干扰主要有工频干扰、基线漂移、电极接触噪声等[2]，所以在将心电信号放大之前，需要进行滤波去噪等处理。
该节点系统的框图如图1所示，包括前端采集模块、微处理器模块、无线发送模块、无线接收模块及波形显示模块。
由标准双极导联采集人体心电信号，经由BMD101芯片对信号进行滤波、放大、反馈补偿等处理，信号被发送至CC2530芯片以进行信号的Zigbee发送，在接收端，接收到的心电波形通过waveshow显示在电脑终端。
图1 心电节点系统结构框图图2 BMD101接口示意图三、心电节点硬件设计1.心电节点采集处理模块人体心电信号属生物医学信号，具有强度弱、频率低、易受干扰等特点[3]。
基于zigbee的小区心电监控设计
电气信息学院毕业设计说明书题目：基于zigbee的小区心电监控设计专业：测控技术与仪器年级：学生：学号：指导教师：完成日期：基于zigbee的小区心电监控设计摘要：本文主要介绍一种智能便携心电采集分析仪的设计及关键技术。
该仪器具有体积小、抗干扰能力强、灵敏度高和超低功耗等特点；其主要由数据采集模块、数据分析处理模块、数据显示和保存模块、zigbee模块、上位机显示、串口通讯等组成。
处理芯片采用STC90LE516AD单片机。
该系统性能可靠，成本低廉，抗干扰能力强、体积小、重量轻、携带方便等特点。
关键词：便携式心电仪；心电信号；zigbee；LCD显示；SD卡存储Abstract:This paper describes an intelligent portable ECG acquisition andanalysis instrument design and key technologies. The instrument issmall, anti-interference ability, high sensitivity and low power consumption, etc; the main by the data acquisition module, data analysis and processing module, data display and save the module, zigbee module, the host computer display, serialcommunications component . Processing chip STC90LE516AD microcontroller. The system is reliable, low cost, anti-interference ability, small size, light weight, portable and convenient.Keywords:portable rapid electrocardiograph;ECG;zigbee;LCD display;SD card storage目录1 前言 (1)2总体方案设计 (2)2.1方案比较 (2)2.2方案论证与选择 (3)3单元模块设计 (5)3.1心电调理电路 (5)3.1.1前置放大电路 (7)3.1.2 50Hz陷波电路 (8)3.1.3 带通滤波器电路 (9)3.1.4 100HZ陷波电路 (9)3.1.5 后级放大电路 (10)3.2心电信号数字处理电路设计 (11)3.2.1 单片机系统模块设计 (11)3.2.2 LCD显示模块电路 (12)3.2.3 SD卡存储电路 (13)3.2.4 子机zigbee模块电路 (14)3.3主机监控模块 (14)3.3.1 单片机电路 (15)3.3.2 RS232转换电路 (15)3.3.3 主机zigbee模块 (16)3.4特殊器件的介绍 (17)3.4.1 STC90LE516AD (17)3.4.2 LM358 (18)3.4.3 zigbee模块 (19)4软件设计 (22)4.1开发环境与语言 (22)4.2程序设计思想 (22)4.3程序设计结构总流程图 (23)4.4主要模块软件设计 (23)4.4.1 STC90LE516AD模块软件设计 (23)4.4.2 SD卡存软件设计 (24)4.4.3 LCD液晶显示软件设计 (25)4.4.4 串口通讯子程序设计 (26)4.4.5 上位机程序设计 (27)5 调试 (28)5.1软件仿真调试 (28)5.2硬件调试 (32)5.1.1 心电调理电路调试 (32)5.1.2 单片机调试 (32)5.1.3 系统整体调试 (32)5.3软件调试 (33)6 结论 (34)7 总结与体会 (35)8 谢辞（致谢） (36)9 参考文献 (37)附录1：电路原理图 (38)附录2：设计程序 (41)附录3：外文资料翻译 (68)1 前言心电信号是人体重要的生理信号，再有人体心血管系统的生理和病理信息。
基于ZigBee的人体健康数据采集系统的设计
基于ZigBee的人体健康数据采集系统的设计作者：张玉姚凯学来源：《物联网技术》2016年第12期摘要：基于ZigBee技术的人体健康数据采集系统涵盖了对脉搏、血压、体温等参数的采集，并通过无线方式进行传输。
在监控中心建立以社区人员为中心的电子健康档案，为人体的健康提供数据支撑。
通过电子健康档案来满足医生对所需数据的要求，通过分析用户电子健康档案存储的数据信息来了解其日常的活动状况，加强医生对患者的了解，从而开启因人而异的治疗方式。
关键词：ZigBee；数据采集；无线传输；健康档案中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）12-00-030 引言随着居民生活水平的提高、人口老龄化的加速与下一代健康安全问题的日益突出，老人和儿童的健康监护需求不断加大。
目前的医疗资源与水平无法满足这种需求。
随着无线传感器网络（WSN）的快速发展，其在远程医疗领域已经发挥了无可替代的重要作用[1]。
目前，在国外已有科研人员将无线传感器网络应用于医疗监护系统，对被监护者的心电信息进行实时采集、监护[2]，也有将ZigBee应用于智能家庭医疗保健的方案。
而在国内，市场上采用无线传感器和ZigBee技术对家庭健康数据进行采集的相关产品还不多。
基于Internet的社区健康远程监护数据采集方式是研究开发的热点问题。
基于物联网技术，传感器网络建立的远程医疗监护数据采集仪就可以让患者在社区享受到大型医院的常规检查，减少排队现象。
还可以提高医生看病诊断的效率，加强居民对自身状况的了解，更正不正确的生活方式与不健康的生活习惯，以达到做好疾病预防、提高居民健康水平、减少医疗机构压力的目的。
本文以物联网和云计算为依托，提出了基于ZigBee无线技术的远程健康数据采集系统，与社区医院结合，面向患有心脏病、高血压的老人及其他需要实时监护的病人，完成对人体生理参数的采集、上传，并将详细数据提供给医生以方便医生进行诊断。
基于Zigbee的无线电子听诊器设计
关键词 ： 电子 听诊 器 ；ｉ ｅ ； Ｚｇ ｅ 听诊 ｂ 中 图分 类 号 ：Ｎ ９ Ｔ ９ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １ ４４ （０ ２ ０ —０４ ０ １７ — ６ ４ ２ １ ）２ ０ ０— ３
引 言
当今社 会 ， 听诊 仍 然 是 临 床 医生 不 可 缺 少 的 常
图５ 心 音输 入 信 号
图 ３ 信 号 处 理 电路
图６ 前 置放 大器 输 出信 号
３ ２ 微控 制器 和 Ｚ ｇ ｅ ． ｉｂ ｅ模块
通过上 面几 个 环 节 的处 理 ， 信 号 可被 送 人 微 该 控制 器芯 片 ＰＣ ８２２ Ｉ１ｆ４３的模 ／ 转 换 口 ， 其 转 变 数 将 为 数字信 号 ， 这里 ＰＣ ８ ４ ３微控 制 器 具 有 以下 特 Ｉ１１ ２ ２ 点： ０—４ ＭＨ ０ ｚ的 工 作 频 率 ；６ ｂ的 片 内 程 序 存 储 １Ｋ 器 ；６ ７ ８字 节 数 据 存 储 器 ；２一ｂｔ Ｄ １ １ ｉＡ Ｃ（０输 入 通 道 ） ＳＰＵ Ａ Ｔ串行 通 信 。本 设 计 中 Ｚｇｅ 线 ；Ｓ —Ｓ Ｒ ｉ ｅ无 ｂ
Ｊ ｎ ，０ ２ ｕ ．２ １
基 于 Ｚ ｇ ｅ 无 线 电子 听 诊 器 设 计 ｉｂ ｅ的
田 丰
（ 重庆科 创职 业 学院
摘
机 电 工程 学院 ， 庆 重
永川
４２６ ） ０ １０
要： 心音 听诊是进行疾病诊 断的一种 重要 手段 ， 在这篇文章 中我 们讨论 了一种应 用无线传输技 术设计 的电子听诊
传输 模 块 采 用 Ｊ ５ ４ 。该 模 块 是 一 个 针 对 Ｊｎ ｅ Ｎ １８ ｅＮ ｔ Ｚｇ ｅ ｉ ｅ网络应用图 ８ 滤 波 放 大 后信 号
一种无线心率测量及定位装置
一种无线心率测量及定位装置摘要：从古至今，野外活动是人类发现自然改造自然必不可少的一步，如何保障野外活动人员的安全并及时提供救援是现代社会一直研究的问题。
心率是表达生命体征的重要参数之一，通过检测心率和位置信息可以实时掌握野外活动人员的生命状态，在军事、社会和民用上都具有重大意义。
为此设计了一种小型便携式无线心率测量及定位装置。
1 系统总体设计本系统主要由5部分组成，包括电源模块、MCU控制模块、心电采集模块、通信模块和定位模块。
整体设计框架如下图所示。
实现在各种环境下采集被测人员的心率和位置信息，并将这些信息发送出去。
系统框图如下图所示。
本系统采用三电极的方式在尽可能尺寸小的情况下保证采集信号的准确性。
信号通过采集模块电路进行有效的放大、滤波以及电位调整，调理后的信号通过A/D采样进入MCU控制模块，进行信号存储、初步算法处理。
同时定位模块将位置信息发送给MCU控制单元，MCU控制单元通过通信模块以无线的方式将采集到的信号传送至制定主机进行进一步处理。
2 各部分模块设计2.1 电极连接电极采用传统导电电极，三个电极固定到一整块可粘贴无纺布上，类似下图所示实际需要三个电极且尺寸要小的多。
将电极粘贴到人体后，通过纽扣将测量装置扣到电极贴上实现心电的测量。
2.2 心电采集模块心电采集主要包括敏感电极和前置电路两部分，通过特殊的设计将两者组合到一起降低干扰。
两个完全对称的信号输入电路通过ADS1292R 的差分检测，抑制了共模干扰，同时通过低通滤波器消除高频噪声，然后将处理后的信号传输给A/D 实现信号数字化。
目前该技术公司已应用成熟并在多种产品上应用，例如便携式心电计PM10、腕式血氧心电检测仪CMS50K 、CMS50K1等。
心电采集电路使用TI 公司设计的ADS1292R 或者ADS1191R 作为A/D 转换芯片。
ADS1292R 是TI 公司为生物电测量设计的专用芯片，内部集成前置电路和右腿驱动电路，减少了外围电路，提高了系统的集成度，且能够有效的抑制工频干扰，提高所测到的心电信号质量。
ZigBee心电信号采集系统
ZigBee心电信号采集系统宋立新;姜思刚;周蕾;李鸿锦;赵亮【摘要】In order to solve the problem of detecting ECG in a form of online, dynamic and wireless, we designed a new type of ECG acquisition system using ZigBee wireless technology. In the system, Sunplus SPCE061 16bit MCU was used as the ECG acquisitions core control components, and the UBEC UZ2400 served for the Zig-bee communication between acquisition node and monitor node. Meanwhile, in order to improve the on line monitoring transmission rate, we designed a simple ECG data compression algorithm, and an ECG monitoring interface of the center monitoring node by means of VC ++ . This system could realize multi-node' s dynamic monitoring and could draw ECG and date analysis on the ECG interface.%针对心电信号在线、动态和无线监测问题,采用ZigBee无线传输技术,设计了一种新型的心电信号采集系统.该系统以凌阳SPCE061十六位微处理器作为系统的核心采集控制器件,以UBEC公司的UZ2400射频芯片实现采集节点与监控节点间的ZigBee通信,同时为了提高多节点在线监测传输速率,设计了简单的心电数据压缩算法,利用VC++设计了中心监控节点的心电监测界面,整个系统可实现多节点的动态监测,并且能够在监测界面上进行心电波形的绘制及其数据分析.【期刊名称】《哈尔滨理工大学学报》【年(卷),期】2012(017)001【总页数】4页(P86-89)【关键词】心电;ZigBee;单片机【作者】宋立新;姜思刚;周蕾;李鸿锦;赵亮【作者单位】哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江哈尔滨150080;哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江哈尔滨150080;哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江哈尔滨150080;哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江哈尔滨150080;哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江哈尔滨150080【正文语种】中文【中图分类】TP3910 引言心血管疾病成为威胁人类生命健康的主要疾病之一［1-2］.在病理诊断过程中，因心电信号具有丰富的信息，已经成为诊疗心血管疾病的重要依据，而目前在医院内应用的心电监护类系统主要有3种［3-6］:其一，病房使用的心电监护系统，主要是实施临床监护;其二，记录动态心电数据的Holter系统，主要是由患者携带单机，采集心电数据，但不能实时监测和数据传输;其三，远程心电监护系统，主要通过通信运营商的GPRS/CDMA/3G无线网络，实现实时动态监测.随着医疗条件的改善和人们对医疗方式要求的提高，迫切的需要一种在有限范围内使患者能够自由活动，同时能够和监控医生进行实时交互的便携式心电信号采集系统.针对这一需求，本文详细论述了基于UBEC公司Zigbee芯片UZ2400设计和凌阳公司的SPCE061A单片机的无线心电信号采集监护系统.1 硬件电路设计1.1 硬件的总体结构本文所设计的心电采集系统硬件的总体结构如图1所示，系统由便携数据采集节点和数据接收节点两大部分组成.左侧为便携数据采集节点，主要包括心电信号拾取电路，信号调理电路，微处理器，电源电路和Zigbee无线通信模块等几部分组成.右侧为数据接受节点，与采集节点不同的是增加了串口通讯模块，去掉信号采集模块.便携采集节点通过纽扣电极从人体拾取心电信号，经信号调理和模/数转换，再经单片机对所得的数字量进行压缩和打包处理.采集节点的射频模块就可以通过Zigbee电路实现与数据接收节点的通信，接收节点接受到数据后通过串口把数据发送给上位机，上位机便可以通过软件进一步处理.从而实现了心电数据的无线采集.便携采集节点采用锂电池供电，不但体积小，而且电源质量得到了良好的保证. 图1 心电信号采集系统总体结构1.2 Zigbee接口电路使用UBEC公司的UZ2400作为ZigBee模块核心芯片.它是一款工作在2.4 GHz的高灵敏度、低功耗射频芯片，兼容IEEE802.15.4-2003.通常与微处理器配合使用，应用于功耗要求严格的无线通信场合.此外，UZ2400支持250kbps的正常模式、较快的625kbps的Turbo模式两种码率速率，支持20M和32 768Hz的时钟频率.支持I2C和SPI两种总线模式，本文采用了SPI接口方式.图2为Zigbee接口电路，该接口采用4线的SPI总线，SEN为控制线，负责Zigbee模块的选通.SI、SO两根线是数据的接收和发送端口，SCLK是时钟线.SI、SO配合SCLK的上升沿和下降沿实现数据收发..EXT口是信号输出端口，当发送一帧数据或者接收完一帧数据，会输出一个响应信号.与之对应的单片机端，由于SPCE061A不具有SPI总线接口，但是它的I/O口是可编程的，所以采用4个普通的I/O口来模拟SPI总线接口进行数据传输，EXT与外部中断输入口1相连.SPCE061A负责数据的打包和解包，UZ2400模块负责数据的射频发射和接收，从而实现数据的高效传输.图2 UZ2400接口电路1.3 微处理器本文采用台湾凌阳公司的SPCE061A十六位微处理器作为心电监护系统的硬件平台，该处理器最大速度为49.125 MHz，片内集成2 k的 RAM，32 k的Flash.内置8道10位ADC(A/D最大转换速度96 kbps)，4位并行I/O接口等特点［7］.并且该微处理器有多种工作模式，为功耗控制提供了便利.1.4 信号调理电路本系统的信号拾取电极选用的是广泛使用的银-氯化银电极，这种电极形成的平恒电极电位稳定，抗极化能力强，抗干扰能力强，能够在信号拾取端最大程度的保持原信号的真实性;系统的保护及前置放大电路选用的运放为AD620，其具有输入阻抗高、高共模抑制比、低噪声、低漂移的特点，是生物医学信号放大的理想选择，如图3所示;其中放大器U1A构成共模驱动电路.图3 AD620放大电路由于经过放大后的心电信号是双极性信号，为了配合微处理器内部A/D的0～3.3 V的输入范围，对前级信号进行了电压抬高，抬高幅度为1.2 V，与前级信号相加，从而获得了合适的输入信号幅度.电压抬升电路是由加法器完成的，采用的基准电源是1.2 V的稳压源，如图4所示.放大器U2A构成带通滤波器，从而得到标准的0.05～100 Hz的心电信号.图4 电压抬升电路通常心电幅值为0.05～5 mV，经过AD620放大7倍后为0.35～35 mV，又因为放大后的信号为双极性的，因此在这个基础上对心电信号进行电压抬升，具体过程如下:其中 R8=R11=R14=10k，R12=200 k，R10=100 k，所以输出的电压为又Vin2=1.2 V，当 Vin2为 -0.035 ～0.035 mV时，经过电压抬升后的信号幅值范围为1.785～3.255 V，电压值在0～3.3 V之间，满足单片机中的A/D转换的要求.2 系统软件设计心电信号采集系统的软件设计包括数据采集、压缩程序设计和数据传输程序设计，而数据传输程序又包括数据发送程序和数据接收程序，这里数据传输程序部分只介绍接收程序.2.1 数据采集和压缩程序设计采集压缩程序设计如图5所示，系统上电之后，数据采集节点的微处理器和Zigbee模块初始化，包括引脚功能定义、系统工作始终设置、定制采样频率、设置UZ2400的工作参数等.图5 接收程序框图由于系统要求同时有多个采集节点向接收节点发送数据，因而对接收节点的通信压力很大，通过实验，设定采样频率为250 Hz时，在单节点单导联采集数据时，接收节点能够正常接收数据，但是当增加一个采集节点后，接收端出现了数据丢包现象，证明在单位时间内，多节点通信效果受到数据传输速率和访问时间的限制，因此有必要对发送端的数据做适当的数据压缩处理，实现多节点同时采集的目的.鉴于单片机的资源限制情况，采用简单的一阶差分算法［8］，该算法原理简单，运算量小，压缩效果良好.过程如下:表1 差分结果编码对照表差分结果二进制码差分结果二进制码0 0000-1 1111 1 0001-2 1110 2 0010-3 1101 3 0011-4 1100 4 0100-5 1011 5 0101-6 1010 6 0110-7 1001 7 01111)每次采集完数据之后，利用式(6)逐步差分;2)如果差分结果在［-7，7］范围内，直接用4位二进制数，存放保存结果如下表，采用查表方式保存;3)如果差分结果在［-7，7］之外，用8位二进制数来保存，并在前面加上四位区分标志位，这四位标志位可以根据自己实际要求来选择，这里选择的是“1000”.经过实验验证，该算法实际应用中压缩比可达到2:1，满足了无线通信实时要求.每压缩完一次，把数据存储到发送缓冲区中，当缓冲区中的数据达到120个字节时，向接收节点发送一次.2.2 Zigbee数据接收程序设计Zigbee数据接收程序设计的目的就是使接收节点正确的接收到发送节点发送的数据，并且通过串口将接收到的数据发送到上位机上供分析和诊断用.UZ2400的程序设计分为底层驱动、命令、中断服务、请求应用，使用时可以忽略底层驱动，直接使用应用函数.当UZ2400接收完一帧数据之后EXT会产生一个电平跳变，而该引脚连接到微处理器的外部中断输入引脚，从而能够触发中断.此外，也可采用单片机查询方式从UZ2400接收数据，本系统采用查询方式，具体过程如图5所示. 实现这一过程主要是通过微处理器给UZ2400发命令和数据来实现的.接收节点启动后，首先完成微处理器和UZ2400的初始化工作.SPCE061负责收发数据解包和打包、控制数据发送和接收、以及配置UZ2400的工作状态和方式等.程序开始运行后，微处理器通过读取UZ2400接收缓冲区的接收标志位，来判断是否有接收到新数据.如果没有接收到则进行下一次读取判断;如果接收到新数据则，将整个UZ2400接收缓冲区内的数据全部读出到微处理器内的存储器中，对所接收到的数据包前两个字节数据进行判别，从而判断该帧数据是否已经接收过，如果已经接收过则丢弃，如果没有接收过，则将后面的数据通过解压算法解压，恢复原始数据.2.3 心电监护系统界面的设计心电信号在经过采集和传输传后，将上载给上位机以便后续的处理和应用，如实时观测、病理诊断分析等.为了实现上述目标，利用VC++6.0软件开发工具包开发了上位机软件，主要实现了数据接收节点和上位机之间的串口通信功能、以及对心电信号波形及心率的实时显示.本文利用MSComm控件来实现串口的通信功能.在添加完控件以后需要对控件属性加以设定.心电波形的绘制是使用VC中的画笔工具实现.其心电监测界面及测试结果如图6所示.经测试，点对点监测数据传输及心电波形显示可靠，心率状态检测正确.图6 心电监测界面及测试结果3 结语基于ZigBee的心电信号采集系统设计与开发，充分利用了Zigbee技术的便捷、低功耗、低辐射、抗干扰性强等特点，实现了在有限范围内对移动患者的动态在线监护.经实验测试，其性能稳定，使用方便，是一种新型的无线传感网络心电信号采集系统.但是由于心电信号拾取过程的复杂性以及监护节点数量的限制，在信号的噪声处理和数据压缩方面有待进一步研究改进.参考文献:【相关文献】［1］臧益民，樊荣.加强多学科协作，争取心血管病研究取得新进展［J］.心脏杂志，2006，18(5):483-488.［2］JOSE J Segura，DAVID Cuesta Frau，LUIS Samblas Pena Mateo Aboy.A Microcontroller Based Portable Electrocardiograph Recorder［J］.IEEE Transaction on BiomedicalEngineering，2004，51(9):1686-1690.［3］杨俊春，赵国良.便携式心电纪录仪的设计［J］.应用科技，2003，30(11):37-39.［4］徐喆，宋立新，于鸿洲.基于USB总线的心电检测系统设计［J］.哈尔滨理工大学学报，2006，11(1):17-22.［5］万里，张跃，张龙飞.远程无线心电监护仪的心电数据处理机制［J］. 计算机工程，2010，8(15)，291-293.［6］张开玉.基于GPRS的远程心电监护系统研究［D］.哈尔滨:哈尔滨理工大学:计算机科学与技术学院，2007:11-25.［7］罗亚非.凌阳16位单片机应用基础［M］.北京:北京航天航空大学出版社，2005:21-30. ［8］张跃，徐廷松.单片机心电数据无损压缩方法研究与实现［J］.医疗卫生装备，2008，29(2):24-27.。
基于ZigBee技术的病房病人心率监测系统设计
基于ZigBee技术的病房病人心率监测系统设计郑英;陆清茹;左梅;王迷迷;黄卉【摘要】本文提出一种基于光电心率检测和ZigBee技术的病人心率无线监测系统的设计方案.采用光电心率传感器监测病人心率,利用ZigBee无线传感器网络技术将病人心率参数传送给位于护士站的终端PC机.测量数据和实际值对比证明,本系统对病人心率参数测量准确,传输可靠,方便医务人员对心率进行实时监测和调用病人历史心率信息,实现了医疗监护系统的智能化,提高监护效率.【期刊名称】《电子制作》【年(卷),期】2015(000)017【总页数】2页(P80-81)【关键词】光电传感器;心率检测;ZigBee技术;医疗监护【作者】郑英;陆清茹;左梅;王迷迷;黄卉【作者单位】东南大学成贤学院;东南大学成贤学院;东南大学成贤学院;东南大学成贤学院;东南大学成贤学院【正文语种】中文引言目前我国医院病房的很多监测大多采用有线方式，社区医院大多采用人工监测，这些形式成本高，也不能实现随时监测病人身体参数。
随着无线传感器网络和物联网技术发展，将无线传输技术应用于病房监测，将病人的心率数进行存储，供医生进行查阅和分析。
本系统不仅缓解医护人员的工作压力，而且实现监护的高效、及时和智能化。
1 设计方案本系统采用嵌入式硬件平台，以无线传感器网络为技术支持，通过无线方式将病房病人的心率参数传送给护士站。
无线心率监测系统构成如图1 所示。
2 硬件设计本系统硬件设计主要有二个部分，分别是无线通讯模块和心率测量模块设计。
2.1 无线通讯模块无线通讯模块是实现无线传输的核心，实现病人体温的采集与处理和体温参数的无线传输。
本设计采用MCU+射频收发模块的SOC 方案，采用CC2530 射频芯片。
CC2530 内部集成了无线通讯模块，其内核符合IEEE802.115.4/Zig-Bee 协议，支持CRC 硬件校验，内部还集成了增强型高速8051 内核处理器，256Kflash 程序存储器，支持最新ZigBee2007Pro 协议、8K数据存储器；支持硬件调试。
基于ZigBee技术的脉搏监测节点软件设计
Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ ｆ ｏ ｒ Ｍｃ ｓ —５ １集 成 开 发 环 境 是 一 款 针 对 ５ １ 处理 器 的 Ｃ ／ Ｃ＋ ＋开发 工具 。 为用户 提 供一 个 易
１ 期
刘
军， 等： 基于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ技术 的脉搏监测节点软件设 计
１ ３ １
烧写软件 ， 可 以使 用 Ｓ ｍａ ￣ Ｒ Ｆ Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ Ｐ ｒ ｏ ￣ａ ｍｍ ｅ ｒ为 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ模 块 烧 写 及 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ地 址， 读 出 模 块 中 的 程序 。 系 统软 件采用 的 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ协议 栈为 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ ２ ０ ０ ７ 。
⑥
２ ０ １ ３ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
医药卫生
基于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技术的脉搏监测 节点软件设计
刘 军 郑 通通 齐 华
（ 武警工程学院通信工程系 ， 西安 ７ １ ０ ０ ８ ６ ； 西安工业大学电子信息工程学院 ， 西安 ７ １ ０ ０ ２ １ ）
成， 能 够协作 地完 成 数据 采 集 、 处 理 和 传输 功 能 ， 并 负责 数据 的 中继 与 转 发 。 网关 节 点 主要 负 责 启 动 无线 传感器 网络 ， 负 责整 个 网络 的初 始 化 维 护节 点 的绑 定 关 系 ， 并 将 收集 到 的数 据 发 送 给 上 位 机 显
２ ０ １ ２ 年８ 月 ２日， ８ 月２ ７日 修改 陕西省教育厅专项科
研计划项 目（ ０ ９ Ｊ Ｋ ４ ９ ２） 资助 第 一作者简介 ： 刘 军（ １ ９ ６ ３ 一） ， 男， 陕西省 西安 市人 ， 硕士 ， 研究 方
基于ZigBee的心率检测系统设计
2022年 / 第1期 物联网技术70 引 言随着科技的发展，智能医疗逐渐成为了人们关注的方 向[1]。
心率作为人体的一项重要生命体征，在临床监护中可以作为医生实时判断病人生理变化的重要指标。
目前，大部分医院通过心率监测仪器对病人的心率进行检测，医护人员需要定期查看病人心率情况并进行登记[2-4]。
这种情况下，一方面需要护士定期对病患进行观察，增加了护士的工作量，而且人工登记的方式容易产生失误；另一方面，当病患的心率出现紧急情况时，护士较难及时发现并治疗。
同时心率监测仪体积庞大，价格相对昂贵，检测时还需要在患者身体上进行复杂的布线[5]。
鉴于以上问题，本文设计了一款心率检测系统，可用于实时检测被测者的心率情况，并且可以通过无线网络进行远程通信，用户也可以远程监测被测者的心率信息。
该系统省去了复杂的布线环节，节约了成本和工 作量。
1 整体方案设计本文开发的基于ZigBee 的心率检测系统，其总体结构如图1所示。
系统主要由心率监测终端、ZigBee 无线通信网络、监测软件系统三部分组成。
本系统通过心率监测终端设备对病人的心率进行检测，利用处理器对采集的数据信号进行算法处理，获取最终心率信息；然后采用ZigBee 无线通信模块实现数据的远程传输，将信号发送至PC 主机端；最后在软件平台中进行图形化显示，同时连接SQL Server 数据库进行数据保存，为后续医护人员治疗病人提供参考。
图1 系统总体结构2 硬件设计系统的监测终端主要负责对病人的心率进行实时检测。
主要由Arduino UNO 控制板、XBee S2C 无线模块、MAX30102心率传感器、带I 2C 接口的OLED 显示屏和蜂鸣器构成。
结构如图2所示。
图2 监测终端结构2.1 Arduino UNO 处理器监测系统的主控单元采用Arduino UNO 处理器。
Arduino 是一个开放源码式的电子平台，提供易用、灵活的硬件和软件[6-7]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ZigBee无线模块心率采集设计方案
引言
从2013 年开始，智能腕表、手环、眼镜陆续进入大众视野，成为潮人们追捧的对象，这一年更被业界认定为可穿戴设备元年。
简单来说，可穿戴设备就是指可以直接穿在身上，或是整合到用户的衣服或配件上的一种便携式设备。
然而随着无线传感器技术的发展.各式各样的可穿戴的智能服装也逐步出现在人们的生活中，智能服装就是把小型的芯片、电子元器件、电源等设备嵌入到服装中，可以实现特定的功能，以此方便人们的生活。
1 光电反射式传感器工作原理
Pulsesensor 是一款用于脉搏心率测量的光电反射式模拟传感器。
采用光电容积法的原理对信号进行采集，将其佩戴于手指或耳垂等处，利用人体组织在血管搏动时造成透光率的不同来测量脉搏。
由于脉搏是随心脏的搏动而周期性变化的信号，动脉血管容积也周期性变化，因此光电变换器的电信号变化周期就是脉搏频率。
1.1 系统功能模块划分
本文整体系统的功能模块划分如图1 所示。
包括ZigBee 无线数据采集模块、微处理模块、无线数据收发ZigBee 无线模块、液晶显示模块和串口通信模块等。
图1：系统功能模块图
1.2 整形电路的设计
本系统的整形电路采用四电压比较器LM339 和若干电阻电容构成单限电压
比较电路。
图2 所示为整形部分的电路原理图，由于脉搏信号经整形后为幅值为23 V 的方波信号，因此将阈值电压设定为2.5 V 较为合适，整个电路由+5。