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基于ZigBee无线传输技术的电子听诊器

来源:中国一卡通网  作者:不详  发布时间:2012-07-19 09:44:18  字体:[ ]

关键字:通信模块  ZigBee  无线传输  

摘   要:  随着电子技术和无线传输技术的发展,远程医疗和身体状态实时监控正成为现代医疗发展的主要趋势,各种基于蓝牙传输协议的多功能的电子听诊器纷纷被设计出来,投入到市场应用当中。但是蓝牙传输技术也存在着通信距离短、复杂度高、功耗高、成本高等缺点。本文对传统听诊器进行改造,引入基于ZigBee协议的无线电子通信技术,设计出一款可以对人体心音数据进行实时采集、处理和无线收发的电子听诊器,从而以较低的功耗扩大了听诊范围,降低了医生在听诊时被病人传染的机率。


  3.3 无线传输模块

  图5为无线传输模块电路图。无线传输模块由TI公司生产的新一代2.4 G无线收发芯片CC2530为核心,芯片集成了增强型8051内核,内部采用流水线结构,指令周期短。芯片具有256KB的Flash,低功耗设计使得芯片在收发状态下的功耗都比较低,能够保证长时间工作。6mm× 6mm的封装使芯片及外围电路占用的空间大大减小,非常适合对结构要求紧凑的设计需求。芯片的工作电压为2~3.6 V,最大发送电流(发送功率为1 dBm时)为29 mA。CC2530内部包含有12位的8通道分辨率可配置的A/D转换器,设计中采用该转换器对调理之后的心音信号进行A/D转换,转换速率为1.2ksps,采样精度达到±4.6LSB。 


  3.4 电源模块

  为了保证听诊器的正常运行,设计了3种方式来供电。在使用JTAG接口对CC2530进行程序调试时,利用JTAG的3.3 V电源引脚为电路供电。该供电方法的缺点是通过JTAG接口提供的电压稳定性不高,纹波稍大,对心音信号有一定的干扰,而且电路工作范围受到引线的限制。另一种方法参考了诺基亚手机充电接口的设计思路,通过USB充电线为电路供电。诺基亚充电线的空载输出电压为6 V,需要降压才能够为电路供电。考虑到采用这种供电方式电路依然不能摆脱引线的束缚,使用体积小、容量大的充电电池是一种比较理想的选择。设计中采用可充电纽扣电池LIR2450,该电池的理论参数如表2所列。 


  3.6 V的标称电压仍需要降压才能够为电路供电,因此引入了3.3 V输出的线性稳压芯片ADP122来解决这一问题。ADP122拥有300 mA的最大输出电流,电压输出偏差为±1%,稳定性高,给电路带来的干扰小。综上考虑,决定采用诺基亚USB充电线通过USB电池充电管理芯片MAX8808为锂电池充电,同时也为电路供电,在锂电池电量充满后MAX8808会自动停止充电。拔掉充电线后由锂电池来供电。图6为供电模块电路图。 




  4 电子听诊器实物及其运行状况

  通过电路制版、芯片焊接、封装设计、电路编程调试等流程完成了无线电子听诊器模块的制作工作,电路板如图7所示。MEMS麦克风单独置于电路板的背面,电路板大小为37 mm×22 mm,最厚处为4.5 mm,占用空间小,稳定性高。图8为实测心音信号在上位机软件上的显示效果图。

  5 结语

  本系统采用了集成化、紧凑性设计,功耗低,电路供电方式多样化,能够满足测试和实际应用的要求。整个系统全部采用贴片元件,体积小、成本低,以较高的准确性实现了点对点通信,完成了心音信号的无线传输。

  目前,对心音信号解析和识别方法的研究是当前的热点,将频谱分析和时频联合分析方法应用到心音特征的研究取得了丰硕的成果。因此,对心音信号时频分析的研究应用将是下一步工作的重点。

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