基于trf4400的心電數(shù)字無線遙測系統(tǒng)

無線遙測產(chǎn)品的市場發(fā)展迅速，最近業(yè)界也掀起了一場無線應用的革命，無線遙測技術(shù)已經(jīng)成為產(chǎn)品競爭力的一個重要因素。從發(fā)展的角度來看，醫(yī)療監(jiān)護產(chǎn)品的無線化、網(wǎng)絡化是發(fā)展趨勢，移動型、具備無線聯(lián)網(wǎng)功能的監(jiān)護產(chǎn)品將成為未來市場的主流，另外，telemedICine（遠程醫(yī)療）的發(fā)展也將使無線監(jiān)護與無線互聯(lián)技術(shù)大有用武之地。無線應用的前景廣闊，因此研制開發(fā)無線監(jiān)護產(chǎn)品勢在必行。

在該系統(tǒng)中使用了ti公司的單片無線發(fā)送芯片trf4400和接收芯片trf6900。該芯片功耗低，抗干擾能力強，且使用ism頻段，頻率無需申請．可廣泛應用于無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線監(jiān)控系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、智能卡、設備遙控等場合，應用前景十分廣泛。

1．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能概述

整個系統(tǒng)主要包括發(fā)射器，接收箱，pc終端顯示，遠程中央站等組成(見圖1)。接收箱出為ttl 異步串行數(shù)據(jù)，模塊化的好處是可以非常地增減通道，方便地為床邊監(jiān)護儀配置遙測接收模塊（圖2）。接收箱輸出為10 base-t接口，直接和遠程的中央站產(chǎn)品接口，單接收箱的容量為8床。通過同時使用多個接收箱，可實現(xiàn)

n*8的容量，容量的上限主要由可用頻率帶寬限制。

首先通過攜帶在病人身上的發(fā)射器將病人的信息采集處理后發(fā)射出去，接收箱完成數(shù)據(jù)接收，送給床邊監(jiān)護儀顯示打印，最后通過10base網(wǎng)線送給中央站實現(xiàn)遠程診療。

2．硬件電路設計

2.1. 發(fā)射器

發(fā)射器包括心電參數(shù)電路，用于基帶數(shù)字信號處理的msp430微控器，以及trf4400的射頻發(fā)送模塊電路。其中無線射頻收發(fā)芯片trf4400是整個系統(tǒng)的核心，直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的性能。電路如圖2所示

心電參數(shù)電路

人體微弱心電信號經(jīng)過保護電路，差模放大，濾波等電路后得到心電信號ecg，導聯(lián)脫落fail_ra,fail_ll信號，然后通過msp430自帶的12bit的ad轉(zhuǎn)換，參數(shù)電路可以通過shutdown即開關(guān)電源信號受控于控制器。通過pace波撿出得到pace脈沖信號，利用msp430的i/o口中斷功能捕獲。

微控制器

本系統(tǒng)中使用的微控制器是ti公司的msp430。它具有功耗低、體積小等特點，有豐富的硬件資源。

系統(tǒng)還擴展了按鍵電路，如護士呼叫等按鍵，電池電壓低，采樣導聯(lián)線脫落等發(fā)光二極管狀態(tài)指示和報警。

供電電路

發(fā)射器采用兩節(jié)5號鎳氫電池供電，容量為1300mah，可直接對微控制器和trf6900供電，用電源變換芯片變換為+/-5v為心電ecg參數(shù)電路供電，為了達到20小時以上的工作時間，要求發(fā)射器的功耗在120mw以內(nèi)，發(fā)射部分的平均功耗估計在80mw左右，這樣分配給其他部分的功耗為40mw，這對設計提出了較高要求。對ecg電路需要做針對低功耗的設計優(yōu)化，通過選用低功耗的芯片，這個目標是可以達到的。

2.2.rf無線鏈路

該部分是采用ti的無線收發(fā)模塊trf4400來完成的，它可實現(xiàn)基帶數(shù)字信號的透明傳輸，trf6900采用dds和pll技術(shù)，該技術(shù)直接由基帶數(shù)字信號0，1產(chǎn)生相應兩種不同頻率的正弦波，具體是當傳輸0的時候是根據(jù)外接的參考頻率和dds的編程設置產(chǎn)生輸出某個頻率，而1則是在此基礎上根據(jù)調(diào)制系數(shù)的傳輸速率來編程產(chǎn)生偏移頻率

具有頻率范圍寬、頻率分辨率高、可用軟件方便地控制輸出頻率等優(yōu)點，但dds由于受參考頻率的限制，輸出頻率通常較低，為了滿足實際需要，所以dds輸出的中頻信號要經(jīng)過pll進行倍頻。倍頻倍數(shù)n可設置為256或512，工作模式有兩種選擇，分別為模式0和模式1，通過mode線選擇，均可設置為發(fā)射或接收，由standby選擇工作模式或者待機模式，頻率方案可通過編程四個專門工作寄存器a,b,c,d靈活設置。它專門有供編程用的串行接口，分別是串行時鐘線clock,數(shù)據(jù)線data,選通線strobe，在clock的每個上升沿將data數(shù)據(jù)線上的一位數(shù)據(jù)寫入trf6900的24位的移位寄存器，順序由高到低，最前面2，3位是地址位，在strobe為高電平時寫入相應的工作寄存器，其中a,b分別是模式0和模式1的頻率設置寄存器，而頻偏可由d來設置。

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