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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2月20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
SN74HCS244:逻辑和电压转换
TI 具有三态输出和施密特触发输入的八路缓冲器和线路驱动器
TPS22962:电源管理
TI 具有输出放电功能的 5.5V、10A、4.4mΩ 负载开关
MSP430F5131:微控制器 (MCU) 和处理器
TI 具有 8KB 闪存、1KB SRAM、比较器、DMA 和 16 位高分辨率计时器的 25MHz MCU
CDCVF855:时钟和计时
TI 2.5V 锁相环路 DDR 时钟驱动器
LMH5401:放大器
TI 8GHz 超宽带、全差动放大器
LM3281:电源管理
TI 3.3V、1.2A、6MHz 微型降压直流/直流转换器
TPS57140-EP:电源管理
TI 具有 Eco-mode 控制方案的 TPS57140-EP 1.5A、42V 降压直流/直流转换器
UC1708-SP:电源管理
TI 具有 35V VDD 的耐辐射 QMLV、3A/3A 双通道栅极驱动器
LMR36520:电源管理
TI 具有 26uA IQ 的 SIMPLE SWITCHER 4.2V 至 65V、2A 同步降压转换器
SN55HVD75-EP:接口
TI 具有 IEC ESD 保护功能的 3.3V 电源 RS-485
TXB0106-Q1:逻辑和电压转换
TI 具有自动方向感应的汽车类 6 位双向电压电平转换器
ISO1540:隔离
TI 2.5kVrms、隔离式双向时钟、双向 I2C 隔离器
OPA4277-SP:放大器
TI 高精度运算放大器
TPS65735:电源管理
TI 面向主动快门 3D 眼镜的电源管理 IC (PMIC)
LM36273:电源管理
TI 三通道 LCD 背光和偏置电源
TPS62134A:电源管理
TI 适用于 Intel SkyLake 平台且具有低功耗模式输入的 17V 输入降压转换器
OPA380:放大器
TI 单通道高速精密跨阻放大器
REG710-3:电源管理
TI 具有固定 3V 输出的 30mA 开关电容直流/直流转换器
SN74LVC2G80:逻辑和电压转换
TI 双路正边沿触发式 D 型触发器
SN74LV86A-Q1:逻辑和电压转换
TI 汽车类 4 通道、2 输入、2V 至 5.5V XOR(异或)门
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