嵌入式远程心电监护系统的设计
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穿戴式心电采集设备的电路主要是由传感器、放大滤波电路及陷波电路组成。
(1)传感器：传感器是将所要监测的生理信号转化为电信号。实验时，传感器采用的是贴片电极，通过CM1导连方式来获取信号。
(2)放大滤波电路：经传感器转换后得到的生理电信号一般幅值较低，且带有很大的噪声干扰，必须进行放大滤波处理。该电路包含一个前置放大电路，一个带通滤波电路及二级放大电路。前置放大电路采用的是一个AD620仪用放大器作为前置放大器。带通滤波电路由一个二阶高通滤波电路和一个二阶低通滤波电路串联而成。考虑到心电信号的频率范围及后续A／D的动态范围，带通滤波电路的通频带设计为O．1～
100 Hz，总放大倍数为1 000左右。
(3)陷波电路：50 Hz工频干扰(国外为60 Hz)是生理信号最主要的噪声来源，50 Hz干扰消除的效果直接决定了最后获取信号的好坏。区别于传统的双T对称有源陷波器，该系统采用非对称阻容网络陷波器，其优点在于可根据干扰源频率和干扰强度进行陷波频率和Q值的调节，使设计更具通用性。
1．2 射频发射和接收
目前，穿戴式远程医疗系统的无线通信手段包括蓝牙、射频、红外等，以蓝牙的使用最为广泛，但使用蓝牙成本高，这对于推广普及是个很大的障碍。红外的传输距离短，抗干扰差，现在已基本不使用。射频具有价格低，传输距离长等特性，特别是高性价比射频芯片的不断出现，使它的使用越来越受青睐。该系统采用的是2块挪威Nordic公司nRF905的射频芯片，用以实现数据的无线收发。nRF905不仅能够满足穿戴式医疗仪器低功耗的要求，并且能同时保证传输速率以及传输距离。经实际测量，在室内有墙壁阻隔，无剧烈运动的情况下，传输距离达到25 m以上，因而被监测者可以在室内自由活动。无线传输丢包率在1／10 000内，能保证传输数据不丢失，最大传输速率可达100 Kb／s。设计时，处理器通过SPI接口对2块nRF905寄存器进行相同的配置。在实际工作中，nRF905就可以自动滤除地址不相同的数据，只有地址匹配且校验正确的数据才会被接受，并存储在接收数据寄存器中。nRF90提供了433／868／915 MHz三个ISM频道(可以免费使用)，该系统中采用的是915 MHz。
1．3 单片机
该系统中，单片机采用C8051F330。单片机具有体积小(MLP-20封装)，功耗低，功能强大(自带10位A／D、SPI总线、24．5 MHz晶振)等特性，能够大大提高前端的轻便性。该单片机的作用是与nRF905进行通讯，对心电采集电路获取的信号进行A／D转换，以及对转换后的数据进行射频传输前的加密。
(1)与nRF905通讯：通过SPI总线来对nRF905的内部寄存器进行配置及数据输送。
(2)A／D转换：C8051F330自身带有一个10位的A／D转换器，其动态范围为-2．7～+2．7 V。设计中心电的采样率采用250 Hz。
(3)数据加密：由于设计中采用nRF905射频芯片实现数据的无线收发，任何相同的芯片，只要内部寄存器配置一致，它们之间就能实现数据的通信。由于用户的生理信息涉及到用户的隐私问题，而nRF905传输覆盖的范围较宽。为了保证用户数据在无线传输时的安全性，必须对数据进行加密处理，而这一过程在其他类似采用射频传输的设计中常被忽略掉。在该系统中，采用了AES软件加密算法来完成这一过程。这相对于常用的硬件加密，一方面提高仪器的轻便性，另一方面又可以降低仪器的成本。AES支持128 b，192 b或256 b三种密钥长度，该设计采用128 b密钥长度。
1．4 ARM处理器
ARM处理器采用的是三星公司的S3C2440处理器，用于完成以下功能：
(1)与nRF905通信：其过程与单片机类似，即对nRF905进行配置，读取nRF905接收到的数据等。
(2)数据解密：由于nRF905接收到的心电数据需要经过加密处理。为了对数据作进一步处理，必须先将数据还原。解密过程是加密过程的标准逆运算。
(3)LCD显示：主要是将解密后的心电数据，以及监护中心的反馈信息(如诊断结果、报警等)显示在LCD上。采用的是一个320×240的三色LCD，运用MINIGUI进行编程。
(4)与DSP进行通信：主要是将解密数据传给DSP，然后再将DSP处理后的数据读回来。ARM和DSP的通讯采用HPI总线方式。
(5)与GPRS通信：包括向监护中心发送监护请求、将从DSP处理后的数据发送给监护中心，以及读取中心的反馈信息等。ARM和GPRS通过RS 232串口进行连接。GPRS采用ETPro-221An模块。
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