摘 要： 提出了一種以S3C2440處理器和嵌入式操作系統(tǒng)Linux為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程心電監(jiān)測系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法和軟硬件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)能夠?qū)π碾娦盘?hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集處理和顯示，而且可以通過GPRS無線傳輸模塊將處理好的心電數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，適用于醫(yī)院、康復(fù)中心和戶外監(jiān)護(hù)，幫助醫(yī)生診斷病人病情。
關(guān)鍵詞： 遠(yuǎn)程心電監(jiān)測；S3C2440；Linux；GPRS
心電圖是診斷心臟疾病的重要工具之一，傳統(tǒng)的心電儀雖能有效地監(jiān)測心電、降低心臟病患者的死亡率，但不能對患者進(jìn)行長時(shí)間的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，且存在體積大、功耗高、攜帶不便等缺點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定可靠的便攜式遠(yuǎn)程心電監(jiān)測儀，能夠在家庭、戶外等場所對心電進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，具有十分廣泛的應(yīng)用前景。
1 系統(tǒng)概述
遠(yuǎn)程心電監(jiān)測系統(tǒng)由心電采集電路、控制芯片、顯示模塊、射頻模塊、無線通信網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)院監(jiān)護(hù)中心的計(jì)算機(jī)組成[1-2]，系統(tǒng)框圖如圖1所示。
本文設(shè)計(jì)的心電監(jiān)護(hù)終端主要用來完成對病人心電信號(hào)的采集、處理、顯示并將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)结t(yī)院監(jiān)護(hù)中心的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)對病人的遠(yuǎn)程監(jiān)測。醫(yī)生根據(jù)傳輸回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷并及時(shí)對病人提供診斷結(jié)果。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
為了實(shí)現(xiàn)體積小、處理速度快、滿足嵌入式系統(tǒng)Linux對硬件要求的心電監(jiān)測終端，該系統(tǒng)采用三星公司生產(chǎn)的S3C2440單片機(jī)作為微處理器。該單片機(jī)為32 bit RISC微處理器，具有低價(jià)格、低功耗、體積小、精簡指令集、高性能、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。而且S3C2440片內(nèi)資源十分豐富，片內(nèi)含有A/D轉(zhuǎn)換通道，從而可以省去專門的A/D芯片，因此簡化了外圍電路，為電路設(shè)計(jì)節(jié)省了空間，滿足設(shè)計(jì)要求。
2.1 心電采集電路設(shè)計(jì)
心電信號(hào)的采集電路是該系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)之一，其功能主要包括前置放大、50 Hz陷波、高通濾波、低通濾波和后級放大，其電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。因?yàn)轶w表ECG信號(hào)一般在0.05 mV～5 mV之間，信號(hào)非常微弱，并且易受到肌電、呼吸、電磁等干擾。所以采用高輸入阻抗、高共模抑制比的差分放大電路進(jìn)行前置放大，以增大輸入阻抗、減少共模信號(hào)干擾。50 Hz陷波電路的作用是濾除50 Hz工頻對心電信號(hào)的干擾。前置放大電路與50 Hz陷波電路如圖3所示(放大器型號(hào)為TLC2254CD)。帶通濾波電路主要由高通濾波器和低通濾波器組成，通頻帶為0.5 Hz~100 Hz，用于濾除心電頻率范圍以外的干擾信號(hào)。后級放大器將ECG信號(hào)進(jìn)一步放大100倍左右(0 V~3.3 V之間)后，將采集信號(hào)輸入到控制芯片S3C2440的A/D轉(zhuǎn)換模塊中。
2.2 GPRS模塊的外圍接口電路
控制芯片S3C2440通過控制GPRS模塊實(shí)現(xiàn)心電數(shù)據(jù)的無線傳輸，通過串口對GPRS模塊發(fā)送控制指令，使其完成對心電數(shù)據(jù)的無線傳輸。GPRS模塊的功能：實(shí)現(xiàn)與S3C2440之間的數(shù)據(jù)交換和通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)與醫(yī)院監(jiān)護(hù)中心的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。GPRS模塊選擇索尼愛立信公司生產(chǎn)的GM47。GM47具有性價(jià)比高、使用簡便、模塊內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧、有很好的技術(shù)支持等優(yōu)點(diǎn)。GM47串口采用2.75 V的CMOS電平，而S3C2440串口是TTL電平，因此兩者互相連接時(shí)需要電平轉(zhuǎn)換。GM47的外圍接口電路如圖4所示。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
遠(yuǎn)程心電監(jiān)測系統(tǒng)的軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大部分。系統(tǒng)軟件主要由系統(tǒng)啟動(dòng)代碼Bootloader、Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核、yaffs2根文件系統(tǒng)和ADC、GPRS的驅(qū)動(dòng)程序組成。應(yīng)用軟件主要由心電數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、LCD顯示和GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送5部分組成，應(yīng)用軟件流程圖如圖5所示。
磁芯電感 系統(tǒng)軟件的組建過程：
(1)制作Bootloader、Linux內(nèi)核和文件系統(tǒng)。其中，Linux內(nèi)核中要添加ADC和GPRS的驅(qū)動(dòng)文件，并在.config文件中進(jìn)行相應(yīng)的配置,最后make生成Linux內(nèi)核；向Nand Flash中依次燒寫制作好的Bootloader、Linux內(nèi)核和文件系統(tǒng)[3]。
(2)移植Web服務(wù)器Boa。通過修改boa.conf文件，設(shè)定默認(rèn)網(wǎng)頁名稱和網(wǎng)頁文件、cgi-bin文件的存放路徑。通過修改rcS文件，使Linux啟動(dòng)后自動(dòng)設(shè)置IP地址并啟動(dòng)Boa服務(wù)器。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
