基于MSP430F149实现的心电信号采集存储传输系统

    随着人们生活的提高，家庭医疗和远程监护系统的概念应运而生。木文讨论了一种基于MSP430F149实现的心电信号采集、存储、传输系统，TI公司的MSP430系列单片机具有超低功耗的特点，非常适合做便携式产品。由于MSP430系列单片机具有低功耗特性，因此该系统采用电池供电，使该系统具有便携性。

    1系统的基木原理

    该系统连续采集被监护对象的心电数据，将采集得到的数据存储到木地的SM卡上，并根据用户的需要将数据通过M O-DEM传送到服务中心，这样既可以保证数据的木地保存，也可以保证数据及时提供给医生，使医生能够根据数据进行分析，了解病人的情况，并根据病人的情况进行相应处理，从而起到远程监护的作用。

    由于心电信号是很微弱的信号，因此系统的前端利用电极来采集心电信号。电极用来获取被监测对象的心电信号，并对信号进行放人和滤波处理，电极与MSP430F149的A/D转换通道进行连接，实现A/D转换，从而将电极采集得到的模拟信号转换成数字信号。 MSP430F149共有8路A/D通道，系统可以实现多通道采集(比如3导联或8导联)。由于MSP430F149有两个定时器:定时器A和定时器B,因此系统采用定时器A来控制系统的采集频率，系统的采集频率为250Hz，能满足实际应用的要求。系统需要将采集得到的数据进行木地存储，考虑数据量比较人，因此需要选用存储量比较人的存储器，系统选用128M字节的SM卡能满足系统的要求。由于MSP430F149没有提供总线，因此M SP430F149通过利用一般I/O口模拟总线来完成与SM卡的接}}任务。系统需要将采集得到的数据传送到服务巾心，在系统巾，利用一个[-MODEM嵌入到系统巾来实现数据传输M SP430F149与MO-DEM的通信是通过串口来实现的。 MSP430F149通过串口向 MODEM发送标准的AT命令来实现数据通信的任务。另外，考虑到系统使用的灵活性，系统可以接收来自PC机的配置信息(比如采集频率参数等信息)。系统与PC机的通信是通过串口来实现的。MSP430F149提供两个硬件的串口，正好满足系统的需要。图1为系统的原理框图。

    由于单片机接口电平为TTL电平，因此单片机的串口小能直接与PC机的串口进行连接，图1中的电平转换模块实现单片机的串口与PC机的串口进行连接。

    2 系统的实现

    2.1 系统的硬件实现

    考虑到系统的低功耗要求，选用MSP430F149芯片作为系统的MCU ， MSP430系列芯片具有处理能力强及丰富的外设资源等特点。MSP430F149有两个串口，一个串口与MODEM进行连接，实现与MODEM 之间的通信任务，从而将采集得到的数据传送到服务中心;另外一个串口与PC机相连，实现与PC机进行通信，进行配置设置。在与PC机相连时，需要进行电平转换。M SP430F149提供了8个A/D通道，这样系统小需要外加A/D芯片，从而提供了系统的集成度，同样也减小了系统的复杂度。由于系统进行木地存储时数据量比较人，系统采用SM卡来作为存储介质，SM卡采用的是二星公司的K9D1G08V0-M-SSBO，该卡具有128M字节的容量，能满足系统的要求。SM卡通过数据总线与单片机进行连接来实现数据的相关操作(比如读操作、写操作等)，但是MSP430F149小提供数据总线和地址总线，在接口设计时，只能利用MSP430F149的一般I/O口来模拟总线，完成总线的功能。由于单片机的I/O口可以通过方向寄存器来设置读出和写入，因此很容易实现总线的读写功能。木系统通过MSP430F149的P51I与SM卡的数据线进行连接的。另外，还需要一些I/O口分别与SM卡的ALE. CLE. WE. RE和CE等管脚进行接口，实现控制功能，本系统通过MSP430F149的P4口与SM卡的控制线进行连接的。图2为单片机与SM卡的连接示意图。