1、 PAGE20 / NUMPAGES21基于ZigBee的無線ECG心電采集診斷系統(tǒng)目錄 TOC h z t 標題 1,1,標題 3,2,副標題,3HYPERLINK l _Toc318317326摘要 PAGEREF _Toc318317326 h 2HYPERLINK l _Toc318317327Abstract PAGEREF _Toc318317327 h 2HYPERLINK l _Toc3183173281.引言 PAGEREF _Toc318317328 h 2HYPERLINK l _Toc3183173292.系統(tǒng)方案 PAGEREF _Toc318317329 h 3HY

2、PERLINK l _Toc3183173303.系統(tǒng)硬件設計 PAGEREF _Toc318317330 h 5HYPERLINK l _Toc3183173313.1采集模塊設計 PAGEREF _Toc318317331 h 5HYPERLINK l _Toc3183173323.1.1設計思路 PAGEREF _Toc318317332 h 5HYPERLINK l _Toc3183173333.1.2改進方案 PAGEREF _Toc318317333 h 6HYPERLINK l _Toc3183173343.2ZigBee模塊硬件設計 PAGEREF _Toc318317334

3、h 7HYPERLINK l _Toc3183173353.2.1SK-SmartRF05EB與SK-CC2530EM構成的協(xié)調器 PAGEREF _Toc318317335 h 7HYPERLINK l _Toc3183173363.2.2SK-SmartRF05BB與SK-CC2530EM構成的采集節(jié)點 PAGEREF _Toc318317336 h 8HYPERLINK l _Toc3183173373.2.33.2.3 A/D模數(shù)轉換硬件設置 PAGEREF _Toc318317337 h 8HYPERLINK l _Toc3183173383.2.4LCD液晶顯示硬件配置 PAGER

4、EF _Toc318317338 h 8HYPERLINK l _Toc3183173393.2.5串口通信硬件配置 PAGEREF _Toc318317339 h 9HYPERLINK l _Toc3183173403.3ARM處理器硬件方案設計 PAGEREF _Toc318317340 h 9HYPERLINK l _Toc3183173413.3.1HelloM3-9B9X功能模塊圖： PAGEREF _Toc318317341 h 9HYPERLINK l _Toc3183173423.3.2本項目中Cortex-M3平臺的應用 PAGEREF _Toc318317342 h 10H

5、YPERLINK l _Toc3183173434.系統(tǒng)軟件設計 PAGEREF _Toc318317343 h 10HYPERLINK l _Toc3183173444.1ZigBee部分軟件設計 PAGEREF _Toc318317344 h 10HYPERLINK l _Toc3183173454.2ARM平臺上的軟件設計 PAGEREF _Toc318317345 h 14HYPERLINK l _Toc3183173464.2.1算法設計思路 PAGEREF _Toc318317346 h 15HYPERLINK l _Toc3183173474.2.2算法流程圖 PAGEREF _

6、Toc318317347 h 15HYPERLINK l _Toc3183173484.2.3程序的后期設計 PAGEREF _Toc318317348 h 16HYPERLINK l _Toc3183173495.系統(tǒng)創(chuàng)新 PAGEREF _Toc318317349 h 17HYPERLINK l _Toc3183173506.評測與結論 PAGEREF _Toc318317350 h 17HYPERLINK l _Toc318317351參考文獻 PAGEREF _Toc318317351 h 18HYPERLINK l _Toc318317352附錄 PAGEREF _Toc318317

7、352 h 19摘要無線ECG心電采集和診斷系統(tǒng)是一種新興的、有廣闊發(fā)展前景的醫(yī)療器械。本文基于CC2530 ZigBee模塊和Cortex M3處理器，設計并實現(xiàn)了遠距離無線心電檢測診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)采集人體心電信號，通過CC2530模塊建立ZigBee網(wǎng)絡，將采集節(jié)點采到的信號發(fā)送到協(xié)調器。協(xié)調器再將信號送至Cortex M3高性能處理器，對信號進行進一步處理，將心電圖實時在LCD上顯示，并進行初步診斷。本系統(tǒng)具有抗干擾能力強、可靠性好、功耗低、體積小等特點，可以廣泛應用于醫(yī)院和社區(qū)醫(yī)療站等。關鍵詞：ECG、心電采集診斷、ZigBee、Cortex M3AbstractWireless EC

8、G fetching and diagnosing System is a kind of new and promising HYPERLINK :/ medical HYPERLINK :/ appliance. Our Article is based on the CC2530 ZigBee and Cortex-M3, which can achieve remoteECG diagnose wirelessly. The system uses professional analogue amplifier to fetch human HYPERLINK :/ electroca

9、rdiosignal. The CC2530 module be used to establish ZigBee network, it sends the signal from Sensor to the Collector wirelessly. The Collector transmits the signal to the Cortex-M3,which processes them further step. Then, the ECG is displayed on the LCD, we can do preliminary diagnosis. Our system fe

10、atured with strong HYPERLINK :/ capacity HYPERLINK :/ of HYPERLINK :/ resisting HYPERLINK :/ disturbance, high HYPERLINK :/ reliability, low HYPERLINK :/ power HYPERLINK :/ consumption and tiny shape, it can be widely used in the hospitals and communities. Key words: ECG; HYPERLINK :/ Electrocardios

11、ignal; ZigBee; Cortex M3引言當今中國正在步入老齡化社會，解決好老年人的日常護理問題將是我國社會下階段發(fā)展的重大課題，其中蘊藏的市場價值也不可估量。新技術的發(fā)展，就是要將人從繁雜而單調的體力勞動中解放出來，所以，從電子工程、嵌入式等角度出發(fā)，許多科研單位與學術團體紛紛提出了老年人醫(yī)療護理的新概念，電子生活輔助、老年人跌倒預報設備等新技術層出不窮。再者，除了老齡人的日常照看，醫(yī)院或社區(qū)里病人的護理也是一項耗費人力的工作，如果我們能用一些電子自動設備替代護理人員的簡單重復勞動，那也可以為醫(yī)生對病人的監(jiān)護帶來方便，為醫(yī)院實現(xiàn)綜合現(xiàn)代化管理打造技術鋪墊。作為本科生，我們無法做出功

12、能復雜技術精尖的大規(guī)模系統(tǒng)化設備，我們從巧妙靈活的角度出發(fā)，試圖對特殊人群尤其是老年人的醫(yī)療監(jiān)護問題提出一點新的解決思路。通過觀察發(fā)現(xiàn)，如果每位病人或老年人都需要有相應的護理人員，這種傳統(tǒng)的一對一護理顯然不是人力資源的最佳利用方式。那我們可以設置攝像頭，可以給被護理者安裝監(jiān)測儀器儀表，但這些裝置主要以有線設備居多，這顯然限制了被護理者的移動圍，給其行動帶來不便。為給被護理者更多的移動自由，我們的方案采用無線方式?？紤]到ZigBee無線傳輸技術低功耗，傳輸距離遠，以與工作在2.4GHz免費頻段等優(yōu)點，我們以它作為無線傳輸平臺，通過模擬電路部分將人體小信號放大，然后通過ZigBee傳輸，再送至MC

13、U平臺處理顯示?？蓪崟r顯示人體心電圖（ECG），測量人體呼吸，對采集到的人體信號作綜合處理后，可觀察病人的心肌工作是否正常，與時發(fā)現(xiàn)病人隱藏的病情，提早做出診斷，這不僅解放了護理人員繁重的勞動，而且還為監(jiān)護的與早發(fā)現(xiàn)、快速診斷提供了前置量。如果對我們的方案進行升級與進一步研究，該無線系統(tǒng)還可應用于災害搶險中的生命檢測，高危職業(yè)的生命智能保障等領域。系統(tǒng)方案我們的系統(tǒng)由安裝在人體身上的電極傳感器采集人體生命信號，經(jīng)放大電路放大后，通過A/D送入子節(jié)點，子節(jié)點通過無線方式將采集數(shù)據(jù)報告給母節(jié)點，母節(jié)點綜合收集各個子節(jié)點的數(shù)據(jù)后，將其送入主控制器分析并顯示。整個系統(tǒng)共分為采集、傳送、控制三個大模塊。

14、整體框圖如圖 1所示：圖1 系統(tǒng)整體框圖系統(tǒng)最前端的采集模塊首先通過巧妙分布于人體中的電極傳感器采集各個細微的人體生命信號，然后經(jīng)屏蔽電纜送入模擬電路放大部分，該放大電路是經(jīng)典的ECG小信號放大電路，具有高增益，高保真的特點。在這里，為了使采集到的人體信號有說服力，我們兼顧了導聯(lián)的概念，具體細節(jié)將會在后續(xù)的硬件部分詳細介紹。中間的傳送模塊是整個系統(tǒng)的關鍵部分。A/D部分采用多通道輪換采集，考慮到數(shù)據(jù)包的使用率，設置了相應的轉換精度。ZigBee的傳輸建立在綁定組網(wǎng)之上?？商峁┛煽慷€(wěn)定的連接。由于我們在ZigBee傳輸協(xié)議中嵌了一個小型的微操作系統(tǒng)，所以每次數(shù)據(jù)連接都是一系列系統(tǒng)動作輪詢執(zhí)行后

15、的結果，所以每次連接的建立都是珍貴的，這就使得我們在每次連接中均考慮到了最大的數(shù)據(jù)傳送負載能力。ZigBee的母站接收各方數(shù)據(jù)，這里它充當?shù)木褪菂f(xié)調器的角色。協(xié)調器會對數(shù)據(jù)作相應處理，進行初步加工，使之符合系統(tǒng)的特性，這里特別對數(shù)據(jù)幀的格式做了規(guī)定，以便雙方無誤接收以與準確判斷幀起始位。然后協(xié)調器用串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給主控制器。系統(tǒng)終端是控制器模塊，負責將從串口傳過來的數(shù)據(jù)進行顯示，畫出表征人體生命信息的動態(tài)圖，并對數(shù)據(jù)進行初步分析，做到實時反映被檢測人員的身體特征。由于最后匯總的數(shù)據(jù)量龐大，在后兩個模塊的串口數(shù)據(jù)傳遞過程中，我們選擇了高波特率，以緩沖龐大的數(shù)據(jù)。控制器采用ARM處理器，它可將數(shù)據(jù)

16、以圖形的方式展現(xiàn)出來。如果有必要，我們還可以建立逆向過程，使ARM可以經(jīng)過中間ZigBee部分給子節(jié)點發(fā)信號，給受護理人員簡單指示。系統(tǒng)硬件設計我們的方案主要使用了ARM-Cortex M3、CC2530、AD623、MCP6004等芯片，整個硬件設計力求簡潔化，下面我們將對系統(tǒng)的硬件做詳細介紹。采集模塊設計設計思路人體心電電壓信號的大致圍是14mV，為了將信號轉化到便于我們處理和觀察的圍，我們需要對信號進行適當?shù)姆糯蟆?5V的電壓信號處理起來較為方便，因此我們大致需要對原始心電信號放大1000倍左右。在這里，我們采用了兩級放大的設計方案。若第一級放大增益過高，則容易產(chǎn)生自激，為了防止自激，因

17、此我們設計第一級放大增益為10倍左右，第二級放大增益為100倍左右。在第一級放大中，我們使用了儀器放大器AD623。AD623是一款低功耗儀器放大器，可以使用單電源3V供電，可以與CC2230模塊可以使用同一電源，同時也可以做到盡量降低功耗。AD623的增益可以方便地通過外接電阻進行調節(jié)。這里我們使用的電阻阻值為15K，AD623的增益約為810倍。第一級運放電路原理圖如下所示：圖2 第一級放大原理圖第二級放大我們使用了低功耗通用放大器MCP6004。MCP6004使用1.85.5V單電源供電。可以實現(xiàn)與AD623和CC2530使用同一電源供電，便于心電采集與發(fā)射裝置的集成。MCP6004為四

18、運放封裝，可以同時充當1.5V參考電壓電路和右腿驅動電路所用運放。第二級放大電路圖如下所示：圖3 第二級放大原理圖通過計算第二級同相放大器增益：可知兩級放大總增益約為400至500倍，可以將原始信號放大到0.52V，適合CC2530模塊進行采集。查閱相關資料可以知道，心電信號的頻率大致在0.3160Hz之間。為了消除采集和傳輸過程中的噪聲，我們設計了帶寬為0160Hz的帶通濾波器，保證心電信號的采集效果。由于人體心電信號非常微小，同時，信號也容易受到其他噪聲的影響。可以使用右腿驅動電路消除共模干擾對信號采集的影響。在右腿驅動電路中，我們首先設計了一個電壓跟隨器，起到緩沖、隔離的作用。在電壓跟隨

19、器之后，我們使用了一個反相放大器放大信號。圖4 右腿驅動原理圖改進方案在采集模塊的設計過程中我們發(fā)現(xiàn)，雖然該模塊只用到AD623和MCP6004兩塊芯片。但是模塊總體體積還是過大，不便于攜帶。同時，電路板線路的布局也會對信號的采集產(chǎn)生一定的干擾。為了解決這個問題，我們已經(jīng)開始著手使用TI公司的ADS1298芯片來實現(xiàn)心電信號的采集。ADS1298是TI公司設計的專門用于生物電勢測量的低功耗、8通道、24位模擬前端。其中置8個低噪聲可編程增益放大器和8個高分辨率模數(shù)轉換器。使用ADS1298可以在片實現(xiàn)模數(shù)轉換，減小后級處理器的工作量，便于傳輸。同時ADS1298置右腿驅動放大器和導聯(lián)脫落檢測器

20、，可以實現(xiàn)自動檢測導聯(lián)是否連接正常。相比于原來使用AD623和MCP6004的方案，使用ADS1298可以減小前端設備的體積，減少干擾，增加可靠性，并可以進一步降低功耗。ZigBee模塊硬件設計我們整個ZigBee平臺的搭建采用的是由電子科技生產(chǎn)的SK-CC2530ZDK硬件平臺。用到下列組件：1個SK-SmartRF05EB（評估底板）2個SK-SmartRF05BB（電池底板）3個SK-CC2530EM（評估模塊）3支2.4GHz可折疊橡皮天線（天線增益3dBi）ZigBee模塊的整體框圖如圖5所示：圖5 ZigBee網(wǎng)絡示意圖SK-SmartRF05EB與SK-CC2530EM構成的協(xié)調

21、器SK-SmartRF05EB因其豐富的外設，所以當作采集器使用。它帶有12864點陣字庫LCD，UART轉USB接口，多色LED指示燈，按鍵，插針式I/O引腳。然后SK-SmartRF05EB板上有SK-CC2530EM無線模塊的引腳，很方便拔插。對于SK-CC2530EM無線模塊，帶有CC2530F256芯片、32.768KHz晶振、32MHz晶振、SMA天線。其中，CC2530片上系統(tǒng)芯片是關鍵所在，它具備高速低功耗8051核、大容量flash存儲器、8KB的RAM，與豐富強大的外設資源，包括814位ADC、USART、21個可編程I/O口，它采用3.3V供電，也可外接USB供電。它具有

22、卓越射頻性能，包括低功耗、高靈敏度、出眾的抗噪聲與抗干擾能力。我們采用的SK-CC2530EM模塊在最大發(fā)送功率+4dBm,空曠地環(huán)境下有效傳輸距離在400450米之間，數(shù)據(jù)包傳輸率保持在99%以上。這里，協(xié)調器（亦稱采集器）擔任了采集數(shù)據(jù)之間重要的轉換角色，它要收集各方數(shù)據(jù)，然后用串口傳輸至ARM處理器。SK-SmartRF05BB與SK-CC2530EM構成的采集節(jié)點SK-SmartRF05BB板基本功能與SK-SmartRF05EB一樣，但功能比較精簡。僅有多色LED指示燈、用戶按鍵與插針式I/O引腳等基本指示功能。同樣，SK-SmartRF05BB板上的SK-CC2530EM無線模塊必

23、不可少，它同樣采用3.3V供電，因為終端采集節(jié)點分布在傳感網(wǎng)絡的最末端，我們可用普通電池供電。3.2.3 A/D模數(shù)轉換硬件設置我們采用CC2530有一個原因是因為它的ADC靈活度較大，具有以下特征：ADC轉換位可選，814位；8個獨立配置輸入通道可設置為多種參考電壓長生中斷使用ADC時，將CC2530相應引腳配為輸入，我們在這里采用SK-SmartRF05BB板上CC2530的P0.1口作為ADC通道。我們知道測量精確數(shù)據(jù)需增加A/D位數(shù)，而增加位數(shù)會使無線傳輸時數(shù)據(jù)包的效率低下，而且心電信號躁動干擾大，不需要精確將每一時刻的值都全息記錄，而主要反映其關鍵點的波形即可，所以我們的ADC使用8

24、位模式。心電信號經(jīng)放大后出來的信號幅值在2V上下，所以參考電壓選擇片上引腳電壓（標準狀態(tài)下為3.3V）。LCD液晶顯示硬件配置SK-SmartRF05EB協(xié)調器上配有的MzLH04-12864為一塊12864點陣的LCD顯示模組。該模組自帶兩種字號的漢字庫（包含一、二級漢字庫）以與兩種字號的ASCII碼細紋字庫；自帶基本繪圖功能。該模組為串行SPI接口，接口簡單、操作方便；我們使用的是SK-SmartRF05EB板上CC2530的P1.2、P1.5、P1.6口以硬件方式驅動SPI，配置SPI為三線驅動模式，使用CSMOSISCLK三根信號線。串口通信硬件配置SK-SmartRF05EB協(xié)調器上

25、的LCD顯示模組僅僅作為基礎的顯示，無法用它實現(xiàn)心電信號的分析并完美呈現(xiàn)。所以我們在這里還需將數(shù)據(jù)交給更強大的ARM處理器，它們之間的通信用UART串口進行。我們采用CC2530的USART0串行總線接口Alt1異步UART模式，連接CC2530的p0.2、p0.3口。在SK-SmartRF05EB協(xié)調器帶有USB轉標準串口方案，采用CH340T轉換芯片，該芯片能將USB通信方式數(shù)據(jù)轉換成標準串口格式數(shù)據(jù)，這樣我們就可以用USB與PC進行通信，但由于我們采用的是ARM處理器，與PC的通信僅作為實驗用途。而最終方案考慮了將串口數(shù)據(jù)通過兩根普通連接線與ARM處理器相連，兩根線分別代表Rx與Tx信號

26、。串口的傳輸速率采用115200bps的高比特率,滿足我們的數(shù)據(jù)率傳輸需求。ARM處理器硬件方案設計我們使用的ARM平臺是銳鑫同創(chuàng)公司的一款基于TI Stellaris系列高端 LM3S9B96微控制器（cortex-m3核）的全功能開發(fā)平臺HelloM3-9B9X開發(fā)板。LM3S9B96是TI最新推出的Stellaris系列Tempest家族中功能最強大的一款，主頻80MHz（100M MIPS）、256 KB的閃存、96 KB的 靜態(tài)存儲器，同時支持10/100M以太網(wǎng)、USB OTG、2.8TFT觸摸屏、SD卡、I2S 音頻，通過底板擴展支持2路CAN、2路232、1路485、1路IrD

27、A、6個功能按鍵、4個LED、SPI FLASH、I2C 、EEPROM、蜂鳴器、電機控制接口等資源，功能強大、接口豐富。HelloM3-9B9X功能模塊圖：圖6 ZigBee網(wǎng)絡示意圖本項目中Cortex-M3平臺的應用在本項目中，主要應用到了ARM平臺的UART異步串口通信和LCD顯示。SK-SmartRF05EB協(xié)調器通過串口，將采樣數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸RM平臺上，經(jīng)處理后，將數(shù)據(jù)以心電圖的方式實時繪制在LCD上。在后期，將顯示多路波形與基本生理數(shù)據(jù)如心率、呼吸、體溫等，并將數(shù)據(jù)傳到電腦上進行進一步處理。系統(tǒng)軟件設計ZigBee部分軟件設計首先無論我們是采集數(shù)據(jù)，還是發(fā)送控制命令，因為我們的Zi

28、gBee方案是無線的，所以我們首先會遇到無線建立網(wǎng)絡，相互握手，然后通信的問題。這部分容我將其歸結在ZigBee協(xié)議棧中。接著軟件設計還需兼顧發(fā)送端A/D采集數(shù)據(jù)并發(fā)送，接收端接收數(shù)據(jù)并通過UART傳至下一級。因為我們采用的TI公司的ZigBee PRO協(xié)議嵌了一個小型的操作系統(tǒng)來維持多任務的有序執(zhí)行，我們下面先對我們使用的系統(tǒng)架構做一個介紹，如圖所示：圖7 操作系統(tǒng)流程圖從流程圖中可以看出，整個操作系統(tǒng)運行起來后，首先進行一些必要模塊的初始化工作。其中的主要部分是系統(tǒng)初始化（Osal_init_system函數(shù)），它會給各個任務分配任務號（TaskID）,然后設定相應事件。接著開啟中斷，初始

29、化按鍵與顯示之后，我們就可以啟動操作系統(tǒng)（Osal_start_system函數(shù)）。開始操作系統(tǒng)入口程序后，系統(tǒng)控制權被交給操作系統(tǒng)，由操作系統(tǒng)管理調度各項任務。也就是，Osal_start_system函數(shù)使操作系統(tǒng)進入無返回的死循環(huán)，直至系統(tǒng)復位或者看門狗復位。該函數(shù)為輪詢查詢式操作系統(tǒng)的主體部分，即他所需要完成的任務就是不斷查詢每個任務是否有新的事件發(fā)生，若有新事件發(fā)生，則執(zhí)行相關事件函數(shù)；若沒有發(fā)生，則繼續(xù)查詢下一個任務，周而復始。其次，整個工程構架均建立在操作系統(tǒng)之上，工程結構包含應用層，硬件層，監(jiān)控調試層，網(wǎng)絡層協(xié)議棧操作系統(tǒng)，AF層，安全層，ZigBee設備對象層等多個模塊，大量

30、的代碼已經(jīng)由TI公司的ZigBee協(xié)議層完成。我們所要做的是編寫自己的應用函數(shù)。我們本方案中具體的軟件架構同上所述，軟件編寫分為網(wǎng)絡形成，建立綁定，數(shù)據(jù)傳輸，又因為只要是通信就一定會涉與到兩個終端，也就是我們這里所說的采集節(jié)點和協(xié)調器，所以我們的流程圖將分為兩部分介紹。其中，協(xié)調器算法流程圖下圖所示：圖8 協(xié)調器算法流程圖從協(xié)調器的算法中可看出，對于協(xié)調器，它充當?shù)木褪且粋€搜索者的角色，捕獲數(shù)據(jù)并傳至后一級。首先一個網(wǎng)絡一個協(xié)調器，然后協(xié)調器啟動，讀取設備的邏輯類型，讀為協(xié)調器，形成網(wǎng)絡開始，它會觸發(fā)操作系統(tǒng)中的組網(wǎng)事件。網(wǎng)絡建立起來后，協(xié)調器將與節(jié)點建立綁定關系，這兒采用的是目的地址未知的綁

31、定，協(xié)調器會進入允許綁定狀態(tài)，我們需設置時間參數(shù)，對允許綁定的時間圍進行限定。因為被護理人員是自主的，本系統(tǒng)中我們將時間設定為任何時候都允許綁定，在收到子節(jié)點的綁定請求后，協(xié)調器產(chǎn)生一個綁定成功標志。綁定完成后就相當于數(shù)據(jù)的鏈路已經(jīng)建立完成，我們可以設計數(shù)據(jù)傳輸部分了，因為在ZigBee的操作系統(tǒng)中有消息來訪事件（有點像手機的來電顯示），只要節(jié)點有數(shù)據(jù)發(fā)出，協(xié)調器就會進入接收數(shù)據(jù)指示函數(shù)，通過判斷數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)幀頭部標志（具體的數(shù)據(jù)幀格式將在下面的發(fā)送部分詳細講解），進入心電信號報告處理部分，我們將采集到的8位數(shù)據(jù)擴大一倍，然后采用軟件微濾波的方式將偏離正常值的數(shù)據(jù)隔離。將整形后的數(shù)據(jù)通過串口

32、發(fā)給ARM處理器，串口一次發(fā)送一個字節(jié)，配置USART0為Alt1異步UART模式。在初始化函數(shù)中給相關寄存器賦初值，將串口中斷置位，然后循環(huán)判斷中斷標志位是否清零來判定一次發(fā)送是否結束。終端采集節(jié)點的流程圖基本同協(xié)調器，與協(xié)調器相比，去掉了串口部分，增加了A/D采樣模塊，然后組網(wǎng)時，終端節(jié)點將主動尋找協(xié)調器并加入，綁定時，采集節(jié)點先請求綁定，若發(fā)現(xiàn)允許綁定的協(xié)調器，采集節(jié)點就會發(fā)出綁定裝置信號，若返回成功標記，則綁定完成。接著就是發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來自A/D采樣部分，現(xiàn)先通過圖9指明A/D的具體過程：圖9 A/D采樣流程圖A/D采用p0.1通道，轉換精度采用8位，有效位為7位，也就是說我們采集到

33、的電壓數(shù)據(jù)在1到127之間，將心電采集定義為一個事件，放入終端采集節(jié)點的用戶自定義函數(shù)中，然后每隔120ms啟動該事件，這是因為考慮了ZigBee事件的輪詢，所以發(fā)送間隔時間太短會誤導系統(tǒng)進入死區(qū)。接著，我們對每次發(fā)送的數(shù)據(jù)做了規(guī)定，每幀數(shù)據(jù)按字節(jié)的整數(shù)倍發(fā)送，首字節(jié)標記數(shù)據(jù)的物理特性，即心律，溫度，呼吸等，然后后續(xù)字節(jié)為采樣數(shù)值，因為A/D轉換精度采用8位，所以一次采樣值剛好可以放入一個字節(jié)中。又因為120ms啟動一次發(fā)送事件，意味著兩次發(fā)送之間有120ms的間隔，我們在這段間隔中插入了15次A/D采樣，每次采樣間隔6ms。由于心電信號在它的上跳點處頻率很高，所以我們充分挖掘了ZigBee的

34、數(shù)據(jù)傳輸能力，保證系統(tǒng)有足夠的采集傳輸速率。ARM平臺上的軟件設計在我們前期的程序設計上，主要側重于串口通信和LCD顯示這兩大部分功能。算法設計思路首先從指定端口0的接收FIFO中獲取一個數(shù)值，通過顏色將數(shù)值畫在第一列上，然后繼續(xù)接收下一個數(shù)值，畫在第二列，并與第一列的數(shù)值點連接成線。如此循環(huán)畫下去，當畫滿一屏后，重新從第一列開始覆蓋前一屏的波形。在串口通信中，使能串口中斷。當有數(shù)據(jù)輸入時，進入串口中斷。將數(shù)據(jù)進行處理，傳到LCD顯示。由于屏幕是320 x240的規(guī)格，將屏幕分為兩部分，縱軸023的圍處畫框顯示標題，縱軸29239的圍處畫框顯示ECG波形。在顯示波形的過程中，按照每接收一個數(shù)據(jù)

35、畫一列的思路，逐漸畫完一屏波形，然后重新刷新，覆蓋前一屏的波形。在顯示波形的區(qū)域，將其分為小塊的方格，方便觀察，并將5x5的方格畫一個邊界。在畫每一列的過程中，先著背景色，再畫出方格線，最后畫出數(shù)值點。方格線和數(shù)值點通過不同的顏色表示，小格的方格線用淺藍色表示，大格的方格線用藍色表示，一路數(shù)值線用紅色表示。當輸入三路信號時，分別用紅綠紫表示。通過列數(shù)計數(shù)器j累加，來判斷是否畫完一屏數(shù)據(jù)。當畫完一屏時，列數(shù)計數(shù)器j清零，重新從第一列畫起，逐漸覆蓋前一屏的波形。算法流程圖圖10 Cortex-M3程序流程圖程序的后期設計在程序的后期設計中，將移植RTOS操作系統(tǒng)和GUI，以便執(zhí)行更多的操作和功能：

36、加入計算心率算法，增加心率，體溫參數(shù)的顯示心電圖的存儲與回放通過觸屏控制波形的放大對接受的生理參數(shù)進行初步診斷接收多個用戶的數(shù)據(jù)，通過觸屏選擇任何一個人的心電圖并顯示通過上位機與電腦連接，將所有的數(shù)據(jù)傳給電腦，以便進一步的處理系統(tǒng)創(chuàng)新醫(yī)院或社區(qū)老齡人或特殊人群的監(jiān)護周期長，而且監(jiān)護這項工作的特點就是“預防萬一”，有特殊情況的時間在整個監(jiān)護時間段只是一瞬間，但為了這一瞬間我們需要每時每刻的監(jiān)護，這就涉與到成本功耗問題，而ZigBee正好就具有低功耗的特點，兩節(jié)普通5號電池就可以驅動。所以采用低功耗的ZigBee方案檢測人體的生命信號是檢測的生命力所在。在者，一般醫(yī)院現(xiàn)有的監(jiān)護方案有的是受護理人員躺在床上，然后通過有線的方式將數(shù)據(jù)傳輸至醫(yī)務人員辦公室，這樣受護理者的活動圍明顯受限制。還有的方案是病人自身要攜帶笨重的檢測分析儀器，而病人本身是很少有分析能力，所以這種方式效率也不高。我們提出的無線ECG方案，綜合了上述兩中類型方案的優(yōu)點，將采集放置在受護理端，然后將數(shù)據(jù)通過無線的方式傳遞至另一邊的分析端。這樣既給了受護理者充