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基于Android低功耗移动心电监控系统的设计方案
(2024年11月22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
SN54AS161:逻辑和电压转换
TI 同步 4 位二进制计数器
INA186:放大器
TI 具有皮安级输入偏置电流和使能引脚的 40V 双向高精度电流检测放大器
SN74AUC245:逻辑和电压转换
TI 具有三态输出的八路总线收发器
TPS27081A:电源管理
TI 具有可调节上升时间的 8V、3A、44mΩ 负载开关
TPS61087-Q1:电源管理
TI 符合 AEC-Q100 标准的具有强制 PWM 模式的 18.5V、3.2A、650kHz、1.2MHz 升压直流/直流转换器
MSP430F5658:微控制器 (MCU) 和处理器
TI 具有 384KB 闪存、32KB SRAM、12 位 ADC、12 位 DAC、比较器、DMA 和 USB 的 20MHz MCU
HDC3021-Q1:传感器
TI 带有可拆卸式胶带盖的汽车类 0.5% RH 数字湿度传感器
SN74ALVC125:逻辑和电压转换
TI 具有三态输出的 4 通道、1.65V 至 3.6V 缓冲器
TMS320C6474:微控制器 (MCU) 和处理器
TI 多核数字信号处理器
TB3R1:接口
TI 3.3V、四路 PECL 接收器
LMH0324:接口
TI 3G HD/SD 低功耗 SDI 自适应电缆均衡器
BQ2060A:电源管理
TI 符合 SBS 1.1 标准的多化合物电量监测计,具有 5 个 LED 驱动器和其他电池管理控制
LM4128:电源管理
TI 具有使能引脚的 0.1% 75ppm/°C SOT-23 精密微功耗串联电压基准
CSD16570Q5B:电源管理
TI 采用 5mm x 6mm SON 封装的单路、0.82mΩ、25V、N 沟道 NexFET 功率 MOSFET
UC2706M:电源管理
TI 具有 40V VDD 和双输入结构的军用级 1.5A/1.5A 双通道栅极驱动器
UC2824:电源管理
TI 具有 9.2V/8.4V UVLO 和 80% 占空比、温度范围为 -40°C 至 85°C 的增强型 30V、1.5A 双端 1MHz PWM 控制器
SN54S258:逻辑和电压转换
TI 四路 2 线路至 1 线路数据选择器/多路复用器
TPS54340B-Q1:电源管理
TI 具有 Eco-Mode 的汽车类、4.5V 至 42V 输入、3.5A 降压转换器
LM5105:电源管理
TI 具有 8V UVLO 和可编程死区时间的 1.8、1.6A、100V 半桥栅极驱动器
PTN78000H:电源管理
TI 1.5A、宽输入、宽输出调节模块
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