基于无线传感器网络的心电监护系统设计

《基于无线传感器网络的心电监护系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于无线传感器网络的心电监护系统设计摘要：针对当前远程心电监护系统的局限性以及无线传感器网络在医疗领域应用中的广泛前景和优越性，设计了一种基于无线传感器网络的远程心电监护系统。以超低功耗微处理器MSP430为核心的心电监护节点和基于S3C2440的监护基站设备构成一个微型传感器网络，节点监测到的心电信息初步处理后通过无线多跳的方式传输到基站设备，并在基站的LCD上显示。同时，基站利用一个10M/100M自适应以太网接口接入因特网，实现远程监控。该系统的应用还可以扩展到其他疾病的监护，在医院和养老院有着广泛的应用前景。关键字：

2、无线传感器网络，心电监护，MSP430，S3C244011.引言基金项目：浙江省科技创新人才专项新苗人才计划作者简介：董齐芬（1985—），女，浙江富阳，控制理论与控制工程2007级；孙友统（1985—），男，浙江温州，控制理论与控制工程2007级；王微（1983—），女，浙江上虞，控制理论与控制工程2006级；姚忠孝（1984—），男，浙江临安，计算机2007级；随着社会的进步，科技的发展，人们对生活质量的要求也越来越高，人类的健康观念、健康方式和途径都发生了深刻的变化，特别是健康状况已成为社会关注的焦点。在这种背景下、出

3、现了著名的远程医疗监护(Telemedicine)和家庭护理技术(HomeHealthCare)，其宗旨是让病人在家中就可以得到同在医院一样的诊断、监护和治疗。它是近年来医疗保健非常重要的一个研究领域。心电监护是医疗监护的一项重要内容[1]。目前，国外的许多公司，例如松下、索尼、惠普、西门子等都在研制相应的远程心电监护系统。国内一些单位也正积极致力于这方面研究工作，国内厂家基本上以OEM方式引入国外模块开发各种监护产品。但是分析当前研究，它们存在可移动性差、设备复杂、成本较高以及智能型不强等缺陷。而在20世纪90年代末掀起了

4、无线传感器网络[2]（WSN）的研究热潮，WSN是传感技术，通信技术，微机电技术，嵌入式技术，分布式计算技术等多门学科交叉的技术[3]，具有网络自组织性、动态拓扑性、多跳路由、低功耗、节点成本低等特点。无线传感器网络的这些特点使得无线传感器网络在远程医疗护理领域有着广泛的应用前景[4]。基于上述背景，我们提出了基于无线传感器网络的远程心电监护仪的设计与开发，解决了长期以来心电监护仪成本高、功耗高、可移动性不强、网络无法动态变化等瓶颈，为远程心电监护提供了更加方便、快捷的技术实现手段。2.系统的基本架构图1基于无线传感器网络的

5、远程心电监测示意图整个系统的基本构架如图1所示，待监测区的每个用户身上佩戴具有心电信息采集功能的低成本、低功耗的微传感器节点，监护基站设备和用户身上的无线心电监测传感器节点构成一个微型无线传感器自组织分布式网络。各节点获得的心电数据通过无线多跳的通信方式将数据传输到监测基站，基站设备对收到的传感器数据信息进行初步处理和分析，并将数据在该设备的LCD液晶显示屏显示。同时基站通过以太网的方式接入远程网络，传送到远程端的信息将由远程端的监护中心或者医院管理中心的专业医疗人员进行统计与分析，并及时对被监护者进行信息反馈、提出忠告和建

6、议等。71.心电监护系统设计远程心电监护网络整个系统主要由三部分组成:以MSP430F133为核心的心电监测节点；以S3C2440为核心的嵌入式监护基站；以NRF2401为核心的无线收发模块。心电监测节点研究节点硬件设计电池供电的心电监测节点的处理器采用TI公司的超低功耗微处理器MSP430F149[5]。人体心电信号首先经过导联电极由低噪声、高输入阻抗、高增益、高共模抑制比的生物信号前置放大器进行放大和滤波，由单片机自带的A/D转换器将模拟心电信号转换成数字信号，根据信号的幅值可以调整放大器的增益，通过无线模块发送到基站设

7、备。心电监测节点的功能框图如图2所示，它可以分为电源管理模块、心电信号采集的模拟电路部分和数字电路部分。下面分别一一介绍。图2心电监测节点功能框图1、电源电路：这里的电源电路主要有两片芯片：MAX1759，MAX1697。MAX1759是稳压电源芯片，输入为+1.6—+5.5V,输出3.3V。可以提供100mA的电流。适合于单颗锂电池或2—3节碱性电池供电的手持式便携设备。MAX1697是负电源芯片，输入为+1.25—+5.5V,输出为输入值的负值，可以提供60mA的电流。节点采用两节1.5V的碱性电池供电，利用稳压电源芯片

8、MAX1759输出VCC=3.3V的电压供节点的各个模块使用。同时，VCC连接到MAX1697的输入引脚和使能引脚，MAX1697产生VEE=-3.3V的负电源供需要正负双电源供电的仪表放大器AD620使用。当节点正常工作时，电池电压与MSP430F133单片机的ADC模块的引脚直接相连，