基于ZigBee可穿戴传感器的医疗监护系统

1.一种基于ZigBee可穿戴传感器的医疗监护系统电源模块(1)、采集模块(2)、数据处理模块(3)、无线通信模块(4)和上位机(5)组成，其特征在于，所述电源模块(1)为系统提供5V和3.3V的稳定电源；所述采集模块(2)包括体温、脉搏、血压、心电信号等传感器；所述数据处理模块(3)涉及与体温、脉搏等生理参数相对应的信号调理电路，包括信号滤波放大和整形两个环节；所述无线通信模块(4)包括ZigBee终端节点和网络协调器，负责信号的进一步处理和数据的收发；所述数据处理模块(3)连接至无线通信模块(4)中ZigBee终端节点的A/D采样口或中断口；所述无线通信模块(4)中的网络协调器通过RS-232串口连接至上位机(5)。
2.根据权利要求1所述的基于ZigBee可穿戴传感器的医疗监护系统，其特征在于，所述电源模块(1)采用电压转换芯片MC7805和AMS1117；所述采集模块(2)采用温度传感器DS18B20、光电耦合器IR928-6C和PT928-6C等；所述数据处理电路(3)中的信号调理电路由整形电路、运算放大器LM324及RC滤波电路组成；所述无线通信模块(4)采用CC2530，对数据处理模块输出的信号作进一步处理，然后通过串口传输至上位机；所述上位机(5)对信号进行处理后，将病人生理信息进行存储和显示。
3.一种基于ZigBee可穿戴传感器的医疗监护系统采用权利要求1所述的技术方法对病人生理参数进行监测，其实现无线医疗监护的具体步骤如下：
(1)系统上电，以锂电池作为电源，同时通过电压转换芯片MC7805和AMS1117把电压分别转换成5V和3.3V；
(2)各种传感器采集病人生理参数，然后数据处理模块对采集的信号进行预处理，包括信号滤波和放大以及整形环节；
(3)预处理后的信号经过无线通信模块的进一步处理后，通过无线通信模块中的ZigBee终端节点进行发送，另一端的网络协调器负责接收；
(4)网络协调器通过RS-232串口与上位机通信；
(5)上位机对数据进行存储和显示，当采集的生理参数出现异常时，发出警报。
4.根据权利要求3所述的基于ZigBee可穿戴传感器的医疗监护系统的无线医疗监护，其特征在于步骤(2)中信号滤波和放大以及整形环节的具体处理步骤如下：
①采集的信号首先通过RC低通滤波电路，滤除内部的高频信号，截止频率为②接着通过电容背靠背串联形成的光电耦合电路，防止外部噪声干扰；
③利用运算放大器LM324、电阻和电容组成的电路对信号进行放大和进一步的滤波；
④利用比较电路将处理后的正弦波信号转换为尖脉冲信号；
⑤利用微分电路将尖脉冲信号转换为无线通信模块能够识别的方波信号。
5.根据权利要求3所述的基于ZigBee可穿戴传感器的医疗监护系统的无线医疗监护，其特征在于步骤(3)中ZigBee终端节点和网络协调器之间通信的具体步骤如下：
①网络协调器初始化，并创建一个新网络；
②ZigBee终端节点初始化，并搜寻网络；
③发现网络后，ZigBee终端节点发送入网请求，等待响应；
④网络协调器收到ZigBee终端节点的入网请求后，发送入网许可响应；
⑤ZigBee终端节点发送绑定请求，等待响应；
⑥网络协调器响应绑定请求，两者就可以进行正常通信。
6.针对权利要求1中所述采集模块(2)对采集的脉搏信号存在测量误差的问题，无线通信模块中的ZigBee终端节点采集到脉搏信号后，根据提取的脉搏特征，运用算法计算脉搏速率并进行误差补偿；为了避免短时间测量产生的误差和长时间测量的刷新等待，系统采用多次测量取平均的方法对误差进行补偿：
定义相邻两脉搏间的时间间隔为T，通过测量多个脉搏间的时间间隔求取平均值 然后换算成一分钟脉搏跳动速率，简称脉率PR(Pulse Rate)，单位为BPM(Beat Per Minute)，可按下面的公式得到脉率：
具体计算过程是，定义定时器定时时间为t，循环次数为count，记第i个脉搏与上一个脉搏信号的时间间隔为Ti，设定定时时间t＝50ms，则
Ti＝t*count
计数器作定时功能时，是通过对机器周期的计数来实现的，相当于CPU时钟作1/12的预分频，CPU时钟是12MHz，则计数频率为1MHz，计数器中每一个码，对应于1us。当定时50ms时，对应的计数值为 计数器工作时，需要设定初值，由硬件自动计数，计数值一到就溢出，接着通过中断请求CPU处理，初值的装载有如下关系：
初值＝计数器容量-计数值
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设定计数器为工作方式1，那么计数器容量为2 ＝65536，则计数器中计数寄存器的高
8位地址TH0和低8位地址TL0的初值分别通过下面公式得到：
(TH0)＝(65536-500000)/256
(TL0)＝(65536-50000)％256
通过上述表达式联立方程组可以求取病人的脉率值PR，当
①IfPR<60BPM，判断为病人脉率过缓，上位机显示并报警；
②If60BPM③IfPR>100BPM，判断为病人脉率过速，上位机显示并报警。

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