周 偉，趙丹丹

（河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南南陽473009）

基于多路多通道無線體溫監(jiān)測系統(tǒng)的研究設(shè)計

周 偉，趙丹丹

（河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南南陽473009）

伴隨著醫(yī)療信息技術(shù)日新月異的發(fā)展，高質(zhì)量高精度的醫(yī)療診斷設(shè)備也應(yīng)運而生。對于不適合床頭監(jiān)護(hù)的流行性傳染性疾病患者，為了能實時監(jiān)測患者體溫，減小醫(yī)護(hù)人員的工作強度，減少醫(yī)護(hù)人員與患者接觸的頻率，設(shè)計了一種具有無線監(jiān)測、多點測溫、實時監(jiān)控功能的無線監(jiān)測系統(tǒng)，它能夠?qū)Σ∪诉M(jìn)行實時地跟蹤和監(jiān)護(hù)，能夠?qū)崟r了解病人的體溫情況。

測溫；無線傳輸；CC2530；Tsic506

1 引言

隨著信息技術(shù)日新月異地快速發(fā)展，人類生活水平不斷提高，人們對自身健康更為關(guān)注。在以體溫為生理參數(shù)的研究中，體溫監(jiān)控已應(yīng)用于許多醫(yī)療項目中，實時監(jiān)測體溫有利于醫(yī)生及時治療病人和處理病情。然而，目前大部分的體溫監(jiān)護(hù)都是有線監(jiān)護(hù)或人為的床頭監(jiān)護(hù)，這對正處于恢復(fù)期的病人來說在很大程度上限制了他們的活動范圍。許多傳染病患者不適合床頭監(jiān)護(hù)，以防增加醫(yī)護(hù)人員的工作強度和他們與患者接觸的頻率。在其他領(lǐng)域，溫度監(jiān)測也有很重要的意義。在工廠里，因工廠的內(nèi)部環(huán)境一般比較惡劣，這對工人的身體會造成很大的傷害，所以可以每天檢測工人的體溫，以了解工人的身體情況；消防員在每次出勤時，需要對體溫進(jìn)行檢測，以保證消防員出勤任務(wù)時健康狀態(tài)良好；警員也需要定期檢查體溫，以保證每個警員的身體處于健康狀態(tài)。因此，研究設(shè)計體溫?zé)o線監(jiān)測系統(tǒng)顯得尤為重要。為此，本文設(shè)計了一種具有無線監(jiān)測、多點測溫、實時監(jiān)控的無線監(jiān)測系統(tǒng)，它能夠?qū)Σ∪诉M(jìn)行實時的跟蹤監(jiān)護(hù)，并能夠?qū)崟r了解病人的體溫情況。

無線體溫監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計框圖如圖1所示，本系統(tǒng)是在一個溫測無線收發(fā)從機模塊上放置一個或多個溫度傳感器來進(jìn)行體溫測量，實現(xiàn)多點測溫。整個系統(tǒng)中具有多個溫測數(shù)據(jù)無線收發(fā)從機模塊，每個無線收發(fā)從機模塊都能夠與無線收發(fā)主機模塊進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，從而實現(xiàn)多通道測溫。

圖1 無線體溫監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計框圖

2 系統(tǒng)硬件的組成

本系統(tǒng)的硬件有Tsic506數(shù)字型溫度傳感器2個，CC2530溫測數(shù)據(jù)無線收發(fā)從機模塊2個，CC2530無線數(shù)據(jù)收發(fā)主機模塊1個，電容2個，導(dǎo)線若干，USB數(shù)據(jù)線3根以及電源模塊1個等。

2.1 CC2530無線收發(fā)模塊的介紹

CC2530是基于IEEE802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)方案而研制開發(fā)的有關(guān)于組網(wǎng)策略、安全使用及引用軟件等方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。CC2530無線收發(fā)模塊主要功能是能夠在近距離無線傳輸數(shù)據(jù)，能夠簡化電路的復(fù)雜程度。CC2530無線收發(fā)模塊具有開發(fā)成本低、使用功耗低、傳輸速率低等特點。CC2530無線收發(fā)模塊能夠以低成本建立網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。CC2530無線收發(fā)模塊實物圖如圖2所示。

CC2530作為本系統(tǒng)的核心元件，它內(nèi)部集成了一個高性能的射頻收發(fā)器，一個8051微處理器并具有8KB內(nèi)部RAM、32/64/128KB閃存，還有其他強大的外部設(shè)備功能。CC2530具有許多不同的運行模式，能夠適用于超低功耗要求的系統(tǒng)。

圖2 CC2530實物圖

2.2 電源電路的設(shè)計

在硬件電路中，電源電路是必不可少的電路，主要能夠控制系統(tǒng)的運行。電源電路上的LED燈可以顯示出整個測溫系統(tǒng)是否正常運行，電路電壓3.3V，系統(tǒng)電源電路如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)電源電路圖

3 軟件設(shè)計

溫度采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包括Tsic506溫度傳感器的數(shù)據(jù)采集、無線通信、數(shù)據(jù)傳送和上位機監(jiān)控等四個部分，這四個部分并不是各自完全獨立的，而是相互聯(lián)系的，使用的上位機調(diào)試軟件主要有串行助手和VB。

3.1 Tsic506溫度轉(zhuǎn)換流程設(shè)計

圖4 Tsic506溫度轉(zhuǎn)換流程圖

Tsic506溫度傳感器的溫度轉(zhuǎn)換流程圖如圖4所示。系統(tǒng)通電后，Tsic506溫度傳感器首先進(jìn)行初始化，再進(jìn)行溫度采集，然后將采集到的溫度進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，最后將轉(zhuǎn)換后的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化輸出。

3.2 無線通信軟件設(shè)計

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計模塊主要有發(fā)送模塊和接收模塊。

無線發(fā)送模塊：通過Tsic506溫度傳感器采集體溫數(shù)據(jù)，然后體溫數(shù)據(jù)以數(shù)字信號的方式通過導(dǎo)線傳送到與之相連的溫測數(shù)據(jù)無線收發(fā)從機模塊中去，無線從機模塊將接收到的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為無線信號傳送出去。

無線接收模塊：接收由無線收發(fā)從機模塊發(fā)送的無線信號，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。無線收發(fā)主機模塊通過與上位機相連的USB口將數(shù)字信號傳送至上位機軟件VB中，最后通過VB將各個從機模塊采集到的溫度數(shù)據(jù)顯示出來。

在溫度采集的過程中，兩個溫度傳感器分別采集不同地方的溫度數(shù)據(jù)，通過溫度傳感器對應(yīng)的從機模塊將采集到的溫度信號傳送到無線收發(fā)主機模塊中，然后，主機接收到從機發(fā)來的溫度信息進(jìn)行整合轉(zhuǎn)換后通過USB口將信號上傳至上位機，最后通過上位機軟件將溫度數(shù)據(jù)顯示出來。無線發(fā)送程序和無線接收程序的流程圖分別如圖5和圖6所示。

圖5 無線發(fā)送流程圖

圖6 無線接收流程圖

4 仿真及結(jié)果分析

系統(tǒng)仿真結(jié)果表明，在系統(tǒng)運行時，2個從機模塊和主機模塊及上位機軟件均運行正常，USB口的數(shù)據(jù)傳輸也正確。Tsic506溫度傳感器的靈敏度相當(dāng)高，很快便能顯示出體溫，而且對于體溫的變化，上位機顯示的數(shù)值也是相應(yīng)變化的。在一開始測量室溫時，上位機顯示的數(shù)值很快便能穩(wěn)定顯示。

圖7 溫度傳感器采集到的人體體表溫度

系統(tǒng)測試結(jié)果表明，本文所設(shè)計的方案能夠較好實現(xiàn)多路多點測溫，系統(tǒng)測溫能夠精確到0.1℃，具系統(tǒng)溫度顯示值能夠隨人體溫度的變化而相應(yīng)變化，溫度傳感器采集到的人體體表溫度見圖7所示。但是本系統(tǒng)屬于人體局部測溫，不能顯示人體的平均體溫。要想測量人體較準(zhǔn)確的體溫，最好將無線從機模塊的傳感器放在人體腋窩下來測量腋窩溫度，這樣就可以減小體溫測量的誤差。

5 結(jié)束語

本文結(jié)合以往生理信號采集電路經(jīng)驗，研究設(shè)計了一套多路多通道的無線體溫監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用高精度溫度傳感器Tsic506采集人體溫度，將采集到的溫度數(shù)據(jù)通過CC2530從機模塊傳送到主機模塊中，主機模塊通過USB口將溫度數(shù)據(jù)傳送至上位計算機中。上位機監(jiān)控軟件以VB為開發(fā)環(huán)境，可實現(xiàn)主機模塊與上位機的無線數(shù)據(jù)通信。系統(tǒng)仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)各測量模塊工作正常，數(shù)據(jù)測量精確，收發(fā)傳遞快速，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目的。

［1］何志明.基于單片機數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)的研究［J］.電子測量技術(shù)，2008，（7）：168-171.

［2］李 靜.無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計［J］.中北大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010.

［3］付浩偉.基于DS18B20傳感器的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計［J］.機械工程與自動化，2007.

［4］劉詠春，王秀碧，陳 彬.基于單片機的分布式溫度采集系統(tǒng)設(shè)計［A］.第六屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會議論文集［C］.2008.113-115.

［5］郭海斌，李艾華，朱政偉.高精度溫度測量系統(tǒng)的設(shè)計［J］.兵工自動化，2007，（7）：17-19.

［6］王春勇，孫 楠，張春燕，李振華.基于單片機和CF卡的多路溫度采集系統(tǒng)［J］.電子測量技術(shù)，2008，（7）：168-171.

［7］石 權(quán).基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計［D］.長春：吉林大學(xué)，2008.

［8］胡柏順，白雪峰，唐勁飛.基于LabVIEW的洞庫溫度測量系統(tǒng)［J］.艦船電子工程，2011，（7）：140-142.

［9］孟慶斌，潘 勇.基于CC2430的分布式無線溫度測量系統(tǒng)設(shè)計［J］.電子測量技術(shù)，2009，（5）：96-98.

Design of wireless temperature monitoring system based on multiple channels

ZHOU Wei，ZHAO Dan-dan
（Henan Polytechnic Institute，Nanyang 473009，China）

Along with the rapid development of medical information technology，the high quality medical diagnostic equipments with high accuracy have emerged.A kind of used in people＇s daily life is presented This paper introduces，As regard to those patients with infectious diseases such as epidemic diseases etc.，it is not suitable for bedside monitoring，also is not proper to get their real-time temperature by ordinary thermometer.In order not to increase the intensity of the work of health care workers and the contact frequency with the patient，the wireless temperature monitoring system has become particularly important.In order to solve this problem，a novel wireless monitoring system is designed，which has multi-point temperature measuring，wireless and real-time monitoring functions，and can monitor and track the body temperature of the patient in time.

temperature measurement；wireless transmission；CC2530；Tsic506

TP277

A

1005—7277（2016）03—0041—03

2016-03-28