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基于Android低功耗移动心电监控系统的设计方案
(2025年4月16日更新)

1.引言

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随着当前的信息技术和医疗技术TI中国官网随着治疗水平的不断发展和人们生活水平的不断提高,越来越多的人对个人和家庭保健提出了更高的要求,希望随时了解自己的健康状况,尽快发现疾病,解决问题。目前传统的Holter系统体积大,使用不便的缺点也给人们的日常使用带来了极大的不便。因此,利用最新的无线传感器网络和微处理器技术,设计一个具有长期在线和无线移动监控能力的移动心电图信息采集监控系统,具有较高的实用价值和市场潜力。

本文通过研究人体心电信号的主要特点和实际监控应用需求,设计开发了一套无线传感心电信息监控系统,通过嵌入内衣智能电极采集心电信号,通过标准蓝牙无线数据网络将心电数据发送到移动设备Android智能监控终端存储、管理和分析接收数据。

2.系统设计的总体结构

系统的整体结构框图包括嵌入内衣的心电图导线、智能电极信号处理电路模块、配备蓝牙的智能Android智能电极信号处理模块包括模拟信号调理电路、微处理器电路和无线蓝牙网络模块,可以在模块上扩展温度传感器和血氧探头,从而扩展生命健康监测参数。

图1 整个系统结构

该系统首先将嵌入内衣的导联电极采集的心电信号发送到智能电极中的信号处理电路模块,通过模拟信号调理电路进行滤波放大。

经调理后的信号A/D将转换送到主控微处理器进行分析和预处理。然后通过无线蓝牙网络通过无线信道送给配备蓝牙的智能蓝牙Android诊断、分析和监控显示终端应用程序。当发现异常时,终端应用程序发出警报,并通过移动互联网将结果发送到远程医疗中心。

由于智能电极中的模拟信号调节电路不是系统设计的关键部分,本文主要关注数据分析预处理、无线蓝牙通信和Android介绍终端应用程序设计。

3.智能电极控制软件设计

本系统采用TI公司MSP430G2553超低功耗微处理器构建中心处理单元。MSP430单片机功耗低,支持快速休眠,节省大量系统能耗,工作性能稳定。G2553型单片机采用自主设计的危急特征提取算法,能满足设计要求。

智能电极控制软件流程图。

图2 智能控制软件流程图

主要过程是在信号调节电路预处理心电图模拟信号后,超低功耗微处理器内置10位AD转换模块(采样精度为3mV)采样周期为5ms,将转换后的数据提高8位,然后与异步串口(UART)蓝牙模块通过无线蓝牙网络发出。

TI公司被热门关注的产品型号
DS64MB201:接口
TI 具有均衡和去加重功能的双端口 2:1/1:2 多路复用器/缓冲器
TLC6984:电源管理
TI 48 个电流源,64 次扫描,共阴极矩阵 LED 显示驱动器
UCC28C52-Q1:电源管理
TI 汽车类 30V 低功耗电流模式 PWM 控制器,14.5V/9V UVLO,100% 占空比
LMR36506:电源管理
TI 具有 4μA IQ 的 3V 至 65V、0.6A 超小型同步降压转换器
THS4303:放大器
TI 1.8GHz 宽带固定增益放大器
SN74SSTVF16859:时钟和计时
TI 具有 SSTL_2 输入和输出的 500MHz、13 位至 26 位寄存缓冲器
DAC38RF87:射频与微波
TI 双通道 14 位 6.2GSPS 6x-24x 插值 6GHz GSM PLL 数模转换器
LM4950:音频
TI 3.1W 单声道、9.6V 至 16V 电源电压、模拟输入 D 类音频放大器
DAC7801:数据转换器
TI 双单片 CMOS 12 位乘数模转换器
INA236:放大器
TI 采用 WCSP 封装、具有警报功能的 48V、16 位、超精密 I2C 输出电流/电压/功率监控器
TPS62175:电源管理
TI 具有贪睡模式的 28V、0.5A 降压转换器
OPA381:放大器
TI 精确低功耗高速互阻抗放大器
SN74LVT18512:逻辑和电压转换
TI 具有 18 位通用总线收发器的 3.3V ABT 扫描测试设备
SN74AUC2G241:逻辑和电压转换
TI 具有三态输出的 2 通道、0.8V 至 2.7V 高速缓冲器
CD74HC366:逻辑和电压转换
TI 具有三态输出的 6 通道、2V 至 6V 反相器
THS9001:射频与微波
TI 50MHz 至 750MHz 级联放大器
CD54AC273:逻辑和电压转换
TI 具有复位功能的八路 D 型触发器
SN74ALS540:逻辑和电压转换
TI 具有三态输出的 8 通道、4.5V 至 5.5V 双极反相器
MSP430F6632:微控制器 (MCU) 和处理器
TI 具有 256KB 闪存、16KB SRAM、比较器、DMA、UART/SPI/I2C、160 段 LCD 和 USB 的 20MHz MCU
UCC256404:电源管理
TI 具有超低功耗、超静音待机运行和高电压启动功能的 LLC 谐振控制器
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