|
1 引言 無線遙測產品的市場發(fā)展迅速，最近業(yè)界也掀起了一場無線應用的革命，無線遙測技術已經成為產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)護產品的無線化、網絡化是發(fā)展趨勢，移動型、具備無線聯(lián)網功能的監(jiān)護產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據采集系統(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。 2．系統(tǒng)結構和功能概述 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異步串行數據，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10BASE-T接口，直接和遠程的中央站產品接口，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，接收箱完成數據接收，送給床邊監(jiān)護儀顯示打印，最后通過10BASE網線送給中央站實現遠程診療。 3．硬件電路設計 3.1.發(fā)射器 發(fā)射器包括心電參數電路，用于基帶數字信號處理的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，直接關系到整個系統(tǒng)的性能。電路如圖2所示 1) 心電參數電路 人體微弱心電信號經過保護電路，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轉換，參數電路可以通過SHUTDOWN即開關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。 2) 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。 3)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，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。 3.2.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，它可實現基帶數字信號的透明傳輸，TRF6900采用DDS和PLL技術，該技術直接由基帶數字信號0，1產生相應兩種不同頻率的正弦波，具體是當傳輸0的時候是根據外接的參考頻率和DDS的編程設置產生輸出某個頻率，而1則是在此基礎上根據調制系數的傳輸速率來編程產生偏移頻率 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過PLL進行倍頻。倍頻倍數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,數據線DATA,選通線STROBE，在CLOCK的每個上升沿將DATA數據線上的一位數據寫入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。 由于TRF6900不需要很多其它的外接電路，靈活編程的特點我們可根據要求靈活設置。本系統(tǒng)的發(fā)射和接收都采用FSK調制解調的方式，系統(tǒng)工作在430MHz的UHF頻段，采用頻分多址的方式，發(fā)射器和接收器是一對一的，每個發(fā)射器加玫拇?硎?0KHz,傳輸速率為9600kbps,在發(fā)射器的功率符合無線法規(guī)以及接收器的靈敏度足夠大的情況下，理論上傳輸距離可以達到十幾公里，由于各種損耗的原因，實際上可以達到四五百米。TRF4400射頻部分的電路如下圖3所示： |
