麗水學(xué)院工學(xué)院 大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐空間 葉佳虹 徐 歡 洪靈杰 呂 葵 王 野

TI-CC2530家用醫(yī)療智能終端數(shù)據(jù)云采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

麗水學(xué)院工學(xué)院 大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐空間 葉佳虹 徐 歡 洪靈杰 呂 葵 王 野

本設(shè)計(jì)采用TI公司的CC2530作為系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和氣體壓力傳感器MPXV5050GP作為數(shù)據(jù)采集器，通過單片機(jī)控制氣泵，根據(jù)氣袖在減壓過程中其壓力振蕩波的振幅變化包絡(luò)線來判定血壓。該設(shè)計(jì)通過ESP8266WiFi模塊將數(shù)據(jù)以WiFi方式發(fā)送到服務(wù)器上。手機(jī)APP通過訪問服務(wù)器的地址和端口，讀取血壓計(jì)的測(cè)量值。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)不僅限于無線血壓計(jì)，可以同時(shí)將其他數(shù)據(jù)發(fā)送至CC2530所在的智能家居控制系統(tǒng)。

電子血壓計(jì)；CC2530；ESP8266WiFi模塊；壓力傳感器

0 引言

隨著智慧醫(yī)療等互聯(lián)網(wǎng)+計(jì)劃的普及，人們?cè)絹碓蕉嗟南Ｍ芡ㄟ^手機(jī)掌握家人健康狀況及發(fā)出前期危機(jī)預(yù)警顯的格外重要，特別是家庭對(duì)于諸如老人的家用醫(yī)療及健康云監(jiān)測(cè)設(shè)備需求刻不容緩。根據(jù)市場(chǎng)需求，該課題設(shè)計(jì)一個(gè)基于智能家居醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)云采集器，由單片機(jī)CC2530作為設(shè)備終端，解析標(biāo)準(zhǔn)的USB HID協(xié)議轉(zhuǎn)換成CC2530的串口數(shù)據(jù)并通過WiFi方式發(fā)送到服務(wù)器，在不修改功能實(shí)現(xiàn)載體無線血壓計(jì)的任何結(jié)構(gòu)的前提下，實(shí)現(xiàn)手機(jī)APP

客戶端多用戶實(shí)時(shí)查看無線血壓計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)。該設(shè)計(jì)價(jià)格低廉，且能夠運(yùn)用于各類設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，具有很高的工程應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

1 項(xiàng)目主要內(nèi)容

本課題研究的主要內(nèi)容是數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)與分析，使用單片機(jī)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹骺匦酒?，利用接收模塊用USB HID讀取串行數(shù)據(jù)，解析標(biāo)準(zhǔn)的USB HID協(xié)議[1]轉(zhuǎn)換成CC2530的串口數(shù)據(jù)并通過WiFi方式發(fā)送到服務(wù)器。具體為CC2530作為智能設(shè)備的終端，將無線血壓計(jì)測(cè)量得到的血壓值、心率值讀取出，通過串口轉(zhuǎn)WiFi模塊，將數(shù)據(jù)以WiFi方式發(fā)送到服務(wù)器上進(jìn)行存儲(chǔ)。手機(jī)APP與服務(wù)器進(jìn)行連接，通過訪問服務(wù)器的地址和端口，讀取服務(wù)器的端口數(shù)據(jù)即血壓計(jì)的測(cè)量值，繼而可以選擇用戶以及具體日期查看對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫。

圖1 硬件平臺(tái)

2 硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)

該血壓計(jì)的硬件平臺(tái)采用TI-CC2530單片機(jī)作為中央控制單元，外圍連接壓力傳感器、氣泵、氣閥、LCD液晶屏及USB/串口等硬件來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的硬件架構(gòu)（如圖1所示）。電路框架圖如下：用于接收氣體壓力傳感器發(fā)出的壓力信號(hào)的傳感器接收單元，所述傳感器接收單元包括第一輸出端和第二輸出端，傳感器接收單元的第一輸出端與中央控制單元電性連接；用于給壓力信號(hào)進(jìn)行濾波處理的帶通濾波單元[3]，帶通濾波單元的輸入端與傳感器接收單元的第二輸出端電性連接；用于給壓力信號(hào)進(jìn)行放大處理的放大單元，放大單元的輸入端與帶通濾波單元的輸出端電性連接，放大單元的輸出端與中央控制單元電性連接。

3 硬件的選擇及電路設(shè)計(jì)

3.1 傳感器MPXV5050GP工作原理及其外圍電路設(shè)計(jì)

美國MOTOROLA(Freescale)公司的MPX系列硅壓力傳感器，主要以氣壓測(cè)量為主，適合用于醫(yī)療器械，氣體壓力控制等領(lǐng)域，輸出數(shù)字信號(hào)。傳感器的輸出端分出兩個(gè)接口:傳感器內(nèi)部的運(yùn)算放大器輸出的袖口壓力可以經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，另一條支路信號(hào)接到濾波電路和放大電路得到振蕩信號(hào)[4]，傳感器接收電路如圖2所示。

圖2 傳感器接收電路

圖3 主程序流程圖

3.2 主程序

主程序的主要功能包括了：完成系統(tǒng)的初始化、對(duì)測(cè)量子程序[5]的調(diào)用、對(duì)數(shù)據(jù)處理子程序的調(diào)用、對(duì)顯示模塊子程序的調(diào)用。最后實(shí)現(xiàn)將處理好的收縮壓、舒張壓數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示屏上。該主程序的運(yùn)行原理是按開始鍵初始化后，將袖帶內(nèi)的氣體壓力經(jīng)過傳感器內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)化后，調(diào)用數(shù)據(jù)處理子程序分別處理有用的脈搏波信號(hào)，并儲(chǔ)存在FLASH，并計(jì)算其值，最后將測(cè)得的收縮壓與舒張壓顯示在液晶顯示屏上。主程序流程如圖3所示。

4 結(jié)束語

該課題實(shí)現(xiàn)智能家居醫(yī)療通過數(shù)據(jù)采集器在家庭中進(jìn)行體征信息的實(shí)時(shí)跟蹤與監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)對(duì)使用者的實(shí)時(shí)診斷與健康提醒。設(shè)計(jì)系統(tǒng)不僅限于無線血壓計(jì)，可以同時(shí)將其他數(shù)據(jù)發(fā)送至CC2530所在的智能家居控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更豐富的應(yīng)用。利用了手機(jī)APP，能隨時(shí)隨地、不受時(shí)空限制地進(jìn)行信息交互。系統(tǒng)樣機(jī)經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，將測(cè)量結(jié)果與聽診法比較，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性、智能性和便捷性，有很好的實(shí)用價(jià)值。

[1]陳宇.基于MSP430電子血壓計(jì)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[D].華中師范大學(xué),2015.

[2]張肖莉.示波法電子血壓計(jì)壓力測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[D].清華大學(xué),2012.

[3]包旭鶴.便攜式電子血壓計(jì)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2007(08).

[4]劉寶華,任曉華,王國永.一種基于小波變換的脈搏波速度測(cè)量方法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件,2009(08).

[5]萬繼鵬.便攜式醫(yī)療電子設(shè)備的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J].中外企業(yè)家,2016(26).

葉佳虹（1996—），浙江桐鄉(xiāng)人，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于麗水學(xué)院。

徐歡（1995—），浙江杭州人，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于麗水學(xué)院。

洪靈杰（1995—），浙江紹興人，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于麗水學(xué)院。

呂奎（1995—），湖南岳陽人，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于麗水學(xué)院。

王野【通訊作者】（1980—），吉林吉林人，工學(xué)博士，現(xiàn)就職于麗水學(xué)院。