TI-CC2530家用醫療智能終端數據云采集系統設計及應用

麗水學院工學院 大學生創新實踐空間 葉佳虹 徐 歡 洪靈杰 呂 葵 王 野

TI-CC2530家用醫療智能終端數據云采集系統設計及應用

麗水學院工學院 大學生創新實踐空間 葉佳虹 徐 歡 洪靈杰 呂 葵 王 野

本設計采用TI公司的CC2530作為系統的硬件平臺和氣體壓力傳感器MPXV5050GP作為數據采集器，通過單片機控制氣泵，根據氣袖在減壓過程中其壓力振蕩波的振幅變化包絡線來判定血壓。該設計通過ESP8266WiFi模塊將數據以WiFi方式發送到服務器上。手機APP通過訪問服務器的地址和端口，讀取血壓計的測量值。該設計系統不僅限于無線血壓計，可以同時將其他數據發送至CC2530所在的智能家居控制系統。

電子血壓計；CC2530；ESP8266WiFi模塊；壓力傳感器

0 引言

隨著智慧醫療等互聯網+計劃的普及，人們越來越多的希望能通過手機掌握家人健康狀況及發出前期危機預警顯的格外重要，特別是家庭對于諸如老人的家用醫療及健康云監測設備需求刻不容緩。根據市場需求，該課題設計一個基于智能家居醫療設備數據云采集器，由單片機CC2530作為設備終端，解析標準的USB HID協議轉換成CC2530的串口數據并通過WiFi方式發送到服務器，在不修改功能實現載體無線血壓計的任何結構的前提下，實現手機APP

客戶端多用戶實時查看無線血壓計的測量數據。該設計價格低廉，且能夠運用于各類設備進行數據實時傳輸，具有很高的工程應用價值和現實意義。

1 項目主要內容

本課題研究的主要內容是數據傳輸的設計與分析，使用單片機作為數據傳輸的主控芯片，利用接收模塊用USB HID讀取串行數據，解析標準的USB HID協議[1]轉換成CC2530的串口數據并通過WiFi方式發送到服務器。具體為CC2530作為智能設備的終端，將無線血壓計測量得到的血壓值、心率值讀取出，通過串口轉WiFi模塊，將數據以WiFi方式發送到服務器上進行存儲。手機APP與服務器進行連接，通過訪問服務器的地址和端口，讀取服務器的端口數據即血壓計的測量值，繼而可以選擇用戶以及具體日期查看對應數據庫。

圖1 硬件平臺

2 硬件平臺的設計

該血壓計的硬件平臺采用TI-CC2530單片機作為中央控制單元，外圍連接壓力傳感器、氣泵、氣閥、LCD液晶屏及USB/串口等硬件來實現系統的硬件架構（如圖1所示）。電路框架圖如下：用于接收氣體壓力傳感器發出的壓力信號的傳感器接收單元，所述傳感器接收單元包括第一輸出端和第二輸出端，傳感器接收單元的第一輸出端與中央控制單元電性連接；用于給壓力信號進行濾波處理的帶通濾波單元[3]，帶通濾波單元的輸入端與傳感器接收單元的第二輸出端電性連接；用于給壓力信號進行放大處理的放大單元，放大單元的輸入端與帶通濾波單元的輸出端電性連接，放大單元的輸出端與中央控制單元電性連接。

3 硬件的選擇及電路設計

3.1 傳感器MPXV5050GP工作原理及其外圍電路設計

美國MOTOROLA(Freescale)公司的MPX系列硅壓力傳感器，主要以氣壓測量為主，適合用于醫療器械，氣體壓力控制等領域，輸出數字信號。傳感器的輸出端分出兩個接口:傳感器內部的運算放大器輸出的袖口壓力可以經過A/D轉換為數字值，另一條支路信號接到濾波電路和放大電路得到振蕩信號[4]，傳感器接收電路如圖2所示。

圖2 傳感器接收電路

圖3 主程序流程圖

3.2 主程序

主程序的主要功能包括了：完成系統的初始化、對測量子程序[5]的調用、對數據處理子程序的調用、對顯示模塊子程序的調用。最后實現將處理好的收縮壓、舒張壓數據顯示在液晶顯示屏上。該主程序的運行原理是按開始鍵初始化后，將袖帶內的氣體壓力經過傳感器內部的A/D轉化后，調用數據處理子程序分別處理有用的脈搏波信號，并儲存在FLASH，并計算其值，最后將測得的收縮壓與舒張壓顯示在液晶顯示屏上。主程序流程如圖3所示。

4 結束語

該課題實現智能家居醫療通過數據采集器在家庭中進行體征信息的實時跟蹤與監控，可實現對使用者的實時診斷與健康提醒。設計系統不僅限于無線血壓計，可以同時將其他數據發送至CC2530所在的智能家居控制系統，實現更豐富的應用。利用了手機APP，能隨時隨地、不受時空限制地進行信息交互。系統樣機經實驗驗證，將測量結果與聽診法比較，驗證了系統設計的準確性、智能性和便捷性，有很好的實用價值。

[1]陳宇.基于MSP430電子血壓計的設計與開發[D].華中師范大學,2015.

[2]張肖莉.示波法電子血壓計壓力測試系統的設計及應用[D].清華大學,2012.

[3]包旭鶴.便攜式電子血壓計設計[J].現代電子技術,2007(08).

[4]劉寶華,任曉華,王國永.一種基于小波變換的脈搏波速度測量方法[J].計算機應用與軟件,2009(08).

[5]萬繼鵬.便攜式醫療電子設備的應用及發展趨勢[J].中外企業家,2016(26).

葉佳虹（1996—），浙江桐鄉人，大學本科，現就讀于麗水學院。

徐歡（1995—），浙江杭州人，大學本科，現就讀于麗水學院。

洪靈杰（1995—），浙江紹興人，大學本科，現就讀于麗水學院。

呂奎（1995—），湖南岳陽人，大學本科，現就讀于麗水學院。

王野【通訊作者】（1980—），吉林吉林人，工學博士，現就職于麗水學院。