基于单片机的便携式无线家庭监护仪的设计

　　1　引　　言

　　由于在病人的床旁监护中,由于病人的体位的变化导致监护仪的导联线与病人接触不良,从而出现监护参数的误差。为了减少这种误差,开发从传感器到监护中心进行无接触的数据传递系统并伴随在床旁减少电缆和在仪器上淘汰电缆,但同时实现了病人的适时监护。随着人们生活水平的提高,发展了这种无线监护系统,使之从医院走入家庭,家庭监护可以在患者熟悉的环境中进行,这样减轻了患者的心理压力,提高了诊断的准确性。家庭监护是现代医疗监护发展的一个重要方面。设计现代无线数传的家庭监护系统,满足人们对健康的需要,这是一件很有意义的工作。下面介绍作者设计的基于单片机的便携式无线家庭监护系统。

　　2　设计原理框图

　　设计原理框图如图1、图2所示。

　　3　传输媒介的选择

　　家庭监护中首先要选择传输媒介,可以选择的媒介有红外线,无线电等。在便携式家庭监护系统设计中传输媒介的选择和设计很重要。基于短距离无线通讯领域广泛使用的传输媒介主要是电磁波,另外,机械波也是一种重要的传输媒介。

　　电磁波是一个很大的家族,包括了从高频的宇宙射线到低频的微波,以及无线电波,紫外线,可见光,红外线等,在不同的频段,其特性相差很大。根据无线电波的频率较低(<1000MHz),方向性不是很强,但其覆盖面较大,能够穿越障碍物,因此比较适合家庭监护,受监护者可以在自己家中一定范围活动而不受拘束,这样监测到的数据更能反映患者的实际生理参数。

　　4　无线收发模块的选择

　　在作者设计的这种便携式家庭监护系统中,选择的无线收发模块是PTR2000,它是一种新型的超小型,低功耗,高速率的无线收发数传模块,其通信速率最高可达20kbit/s,也可以选择其他的传输速率,如4800bit/s,9600bit/s,输出功率较高可达+10dbm,特别是在设计时电路较简单,所用的外围元件较少,编码简单。该模块在内部集成了高频发射,高频接收,DLL合成,FSK调制/解调,参量放大,功率放大,频道切换等功能。它采用了抗干扰能力较强的FSK调制/解调方式,工作频率稳定可靠,功耗低;另外,采用了低发射功率,高灵敏度设计,可以满足无线管制的要求,且无　　须使用许可证,是无线数传的理想选择。这些特点很适合便携式,基于单片机的家庭监护无线数传系统。

　　5　硬件电路设计

　　5.1　发射部分硬件电路的设计

　　作者选择了ATMEL89C52单片机,它是一种应用很广泛的主流机芯,由于单片机的资源有限,另外,也考虑到患者便于携带所要求的小巧灵活结构,因此选择的A/D转换芯片是串行的TLC2543,它是TI公司生产的11通道,12位分辨率的串行A/D转换器,使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程,转换时间是10μs。另外,也选用了串行的FLASH存储器NM29A040和香港精电公司(VARITRONIX)生产的MGLS-12032A显示模块,它可以显示通道数以及适时数据显示,这些都满足我们的设计要求,适合这种家庭用简便场合。监护的生理参数的存储,发射以及与微处理器的接口电路如图3。