CN106923798A

CN106923798A - 应用无线传输的脉搏监控设备

Info

Publication number: CN106923798A
Application number: CN201710235241.8A
Authority: CN
Inventors: 黄其
Original assignee: Standard Certification Group Co Ltd
Current assignee: Standard Certification Group Co Ltd
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2017-04-12
Publication date: 2017-07-07

Abstract

本发明公开了应用无线传输的脉搏监控设备，包括信号发送装置和信号接收装置，信号发送装置包括脉搏信号采集模块、信号滤波放大电路、波形转换电路、前端微处理器依次连接，数码管显示器和无线发送模块分别与前端微处理器连接；信号接收装置包括数码管跟踪显示器、无线接收模块、串口模块分别与后端微处理器连接，上位机与串口模块连接；信号发送装置和信号接收装置之间的通信通过无线发送模块和无线接收模块实现。本发明采用光电传感器对脉搏进行监测，使脉搏检测的准确度提高，抗干扰能力提高；同时使用无线传输数据，实现脉搏远程监控系统，扩大脉搏监控的控制范围，提高脉搏监控的集中度。

Description

应用无线传输的脉搏监控设备

技术领域

本发明涉及脉搏检测领域，具体涉及应用无线传输的脉搏监控设备。

背景技术

脉搏是常见的生理现象，是心脏和血管状态等重要生理信息的外在反映；因此，脉搏检测不仅为血压测量、血流测量及其他生理检测提供了生理参考信息，而且脉搏波本身也能给出许多有诊断价值的信息。中医脉象诊断技术就是脉搏测量技术在中医诊断上的卓有成效的应用。采用传统的脉搏检测法，会对人体产生创伤，且信息传输采用有线传输，使用不方便，不易于被人们接受。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是脉搏检测会对人体产生创伤，并且不能远距离传输，目的在于提供应用无线传输的脉搏监控设备，能减少对人体的创伤的同时，也能远距离并可以在PC机上监视，形成能远程监测人体脉搏的系统。

本发明通过下述技术方案实现：

应用无线传输的脉搏监控设备，包括信号发送装置和信号接收装置，所述信号发送装置包括脉搏信号采集模块、信号滤波放大电路、波形转换电路、数码管显示器、前端微处理器、无线发送模块、无线接收模块、数码管跟踪显示器、后端微处理器、串口模块和上位机，所述脉搏信号采集模块、信号滤波放大电路、波形转换电路、前端微处理器依次连接，所述数码管显示器和无线发送模块分别与前端微处理器连接；所述信号接收装置包括数码管跟踪显示器、后端微处理器、无线接收模块、串口模块、上位机，所述数码管跟踪显示器、无线接收模块、串口模块分别与后端微处理器连接，所述上位机与串口模块连接；所述信号发送装置和信号接收装置之间的通信通过无线发送模块和无线接收模块实现。使用无线传输，可以远距离在上位机上监视，形成能远程监测人体脉搏的系统。

进一步地，脉搏信号采集模块采用光电传感器。用光电传感器采集脉搏信号，原理是吸收红外线穿透血管时血液浓度的改变而导致红外线强度的改变使红外线吸收传感器产生电信号的变化来反映脉搏的变化。无论要测量的部位是否有强度的脉搏信号的跳动，基本都没受到干扰，只要有血液浓度的变化就能导致电信号的改变。

进一步地，脉搏信号采集模块采用BPW83型红外接收二极管和IR33型红外发射二极管。

进一步地，信号滤波放大电路包括前置放大电路、低通滤波器和高通滤波器，所述前置放大电路、低通滤波器和高通滤波器依次连接，所述前置放大器与脉搏信号采集模块连接，所述高通滤波器与波形转换电路连接。

进一步地，低通滤波器包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C4、电容C5、放大器U1D，所述电阻R9一端接收前置放大器的信号输入，其另一端与电阻R10连接；电阻R10与电阻R9连接端的另一端与放大器U1D的反向输入端连接；所述电阻R12一端连接在电阻R9与电阻R10连接的线路上，其另一端与放大器U1D的输出端连接；所述电容C5一端连接在电阻R10与放大器U1D连接的线路上，其另一端连接在电阻R12与放大器U1D连接的线路上；电容C4一端连接在电阻R9与电阻R10连接的线路上，其另一端接地；电阻R11一端连接在电容C4的接地端，其另一端与放大器U1D的正向输入端连接；所述放大器U1D的输出端与高通滤波器的输入端连接。

进一步地，高通滤波器包括电容C6、电容C7、电阻R14、电阻R13、放大器U2A，所述电容C6一端与低通滤波器连接，其另一端连接电容C7；电容C7连接电容C6端的另一端连接放大器U2A的正向输入端；电阻R14一端连接在电容C7与放大器U1A连接的线路上，其另一端接地；电阻R13一端连接在电容C6与电容C7连接的线路上，其另一端与放大器U1A的输出端连接；所述放大器U1A的反向输入端与U1A的输出端连接；放大器U1A的输出端与波形转换电路连接。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明采用光电传感器对脉搏进行监测，使脉搏检测的准确度提高，抗干扰能力提高；同时使用无线传输数据，实现脉搏远程监控系统，扩大脉搏监控的控制范围，提高脉搏监控的集中度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构框图；

图2为本发明低通滤波器结构示意图；

图3为本发明高通滤波器结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，应用无线传输的脉搏监控设备，其特征在于，包括信号发送装置和信号接收装置，所述信号发送装置包括脉搏信号采集模块、信号滤波放大电路、波形转换电路、数码管显示器、前端微处理器、无线发送模块、无线接收模块、数码管跟踪显示器、后端微处理器、串口模块和上位机，所述脉搏信号采集模块、信号滤波放大电路、波形转换电路、前端微处理器依次连接，所述数码管显示器和无线发送模块分别与前端微处理器连接；所述信号接收装置包括数码管跟踪显示器、后端微处理器、无线接收模块、串口模块、上位机，所述数码管跟踪显示器、无线接收模块、串口模块分别与后端微处理器连接，所述上位机与串口模块连接；所述信号发送装置和信号接收装置之间的通信通过无线发送模块和无线接收模块实现。

脉搏信号采集模块采用光电传感器。脉搏信号采集模块采用BPW83型红外接收二极管和IR33型红外发射二极管。BPW83型红外接收二极管和IR333型红外发射二极管工作波长都是940nm，在指夹中，红外接收二极管和红外发射二极管相对摆放以获得最佳的指向特性。红外发射二极管中的电流越大，发射角度越小，产生的发射强度就越大。

前端微控制器和后端微控制器均采用ATmega8515，ATmega8515是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega8515的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。ATmega8515有如下特点8K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)，512字节EEPROM，512字节SRAM，一个外部存储器接口，35个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，两个具有比较模式的灵活的定时器计数器(T/C)片内外中断，可编程串行USART，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及三个可以通过软件进行选择的省电模式。工作于CPU停止工作，而SRAM、T/C、SPI端口以及中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作；Standby模式下只有晶体或谐振振荡器运行，其余功能模块处于休眠状态，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力。

无线发送模块和无线接收模块采用由ETC公司生产的CC1100芯片，这个芯片的特点是：CC1100是一种低成本真正单片的UHF收发器，为低功耗无线应用而设计。电路主要设定为在315、433、868和915MHz的ISM(工业，科学和医学)和SRD(短距离设备)频率波段，也可以容易地设置为300-348MHz、400-464MHz和800-928MHz的其他频率。RF收发器集成了一个高度可配置的调制解调器。这个调制解调器支持不同的调制格式，其数据传输率可达500kbps。通过开启集成在调制解调器上的前向误差校正选项，能使性能得到提升。CC1100为数据包处理、数据缓冲、突发数据传输、清晰信道评估、连接质量指示和电磁波激发提供广泛的硬件支持。CC1100的主要操作参数和64位传输/接收FIFO(先进先出堆栈)可通过SPI接口控制。在一个典型系统里，CC1150和一个微控制器及若干被动元件一起使用。基于0.18微米CMOS晶体的Chipcon的SmartRF 04技术。

信号滤波放大电路包括前置放大电路、低通滤波器和高通滤波器，所述前置放大电路、低通滤波器和高通滤波器依次连接，所述前置放大器与脉搏信号采集模块连接，所述高通滤波器与波形转换电路连接。

常规脉搏信号的主要频带范围是0.05～40Hz。为防止在干扰状态环境中采集的脉冲信号中混入各种噪声，本采集系统中采用通带频率为0.05～44Hz的带通滤波电路进行滤波，将脉冲信号的有效成分从采集到的信号中提取出来。本设计的带通滤波器由0.05Hz的高通滤波串联44Hz的低通滤波器的来实现。

如图2所示，低通滤波器包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C4、电容C5、放大器U1D，所述电阻R9一端接收前置放大器的信号输入，其另一端与电阻R10连接；电阻R10与电阻R9连接端的另一端与放大器U1D的反向输入端连接；所述电阻R12一端连接在电阻R9与电阻R10连接的线路上，其另一端与放大器U1D的输出端连接；所述电容C5一端连接在电阻R10与放大器U1D连接的线路上，其另一端连接在电阻R12与放大器U1D连接的线路上；电容C4一端连接在电阻R9与电阻R10连接的线路上，其另一端接地；电阻R11一端连接在电容C4的接地端，其另一端与放大器U1D的正向输入端连接；所述放大器U1D的输出端与高通滤波器的输入端连接。

如图3所示，高通滤波器包括电容C6、电容C7、电阻R14、电阻R13、放大器U2A，所述电容C6一端与低通滤波器连接，其另一端连接电容C7；电容C7连接电容C6端的另一端连接放大器U2A的正向输入端；电阻R14一端连接在电容C7与放大器U1A连接的线路上，其另一端接地；电阻R13一端连接在电容C6与电容C7连接的线路上，其另一端与放大器U1A的输出端连接；所述放大器U1A的反向输入端与U1A的输出端连接；放大器U1A的输出端与波形转换电路连接。在高通滤波器的选型上，为了达到较好的滤波效果，应该选用二阶滤波器，经仿真分析发现增益为1的Sallen-Key滤波器电路的效果比多重反馈型的滤波电路要理想。因此，高通滤波器采用二级Sallen-Key滤波电路，本电路采用反相输入端直接接输出端反馈的电路连接方式，这样可以实现增益为1的高通滤波效果.

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.应用无线传输的脉搏监控设备，其特征在于，包括信号发送装置和信号接收装置，所述信号发送装置包括脉搏信号采集模块、信号滤波放大电路、波形转换电路、数码管显示器、前端微处理器、无线发送模块、无线接收模块、数码管跟踪显示器、后端微处理器、串口模块和上位机，所述脉搏信号采集模块、信号滤波放大电路、波形转换电路、前端微处理器依次连接，所述数码管显示器和无线发送模块分别与前端微处理器连接；所述信号接收装置包括数码管跟踪显示器、后端微处理器、无线接收模块、串口模块、上位机，所述数码管跟踪显示器、无线接收模块、串口模块分别与后端微处理器连接，所述上位机与串口模块连接；所述信号发送装置和信号接收装置之间的通信通过无线发送模块和无线接收模块实现。

2.根据权利要求1所述的应用无线传输的脉搏监控设备，其特征在于，所述脉搏信号采集模块采用光电传感器。

3.根据权利要求1所述的应用无线传输的脉搏监控设备，其特征在于，所述脉搏信号采集模块采用BPW83型红外接收二极管和IR33型红外发射二极管。

4.根据权利要求1所述的应用无线传输的脉搏监控设备，其特征在于，所述信号滤波放大电路包括前置放大电路、低通滤波器和高通滤波器，所述前置放大电路、低通滤波器和高通滤波器依次连接，所述前置放大器与脉搏信号采集模块连接，所述高通滤波器与波形转换电路连接。

5.根据权利要求4所述的应用无线传输的脉搏监控设备，其特征在于，所述低通滤波器包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C4、电容C5、放大器U1D，所述电阻R9一端接收前置放大器的信号输入，其另一端与电阻R10连接；电阻R10与电阻R9连接端的另一端与放大器U1D的反向输入端连接；所述电阻R12一端连接在电阻R9与电阻R10连接的线路上，其另一端与放大器U1D的输出端连接；所述电容C5一端连接在电阻R10与放大器U1D连接的线路上，其另一端连接在电阻R12与放大器U1D连接的线路上；电容C4一端连接在电阻R9与电阻R10连接的线路上，其另一端接地；电阻R11一端连接在电容C4的接地端，其另一端与放大器U1D的正向输入端连接；所述放大器U1D的输出端与高通滤波器的输入端连接。

6.根据权利要求4所述的应用无线传输的脉搏监控设备，其特征在于，所述高通滤波器包括电容C6、电容C7、电阻R14、电阻R13、放大器U2A，所述电容C6一端与低通滤波器连接，其另一端连接电容C7；电容C7连接电容C6端的另一端连接放大器U2A的正向输入端；电阻R14一端连接在电容C7与放大器U1A连接的线路上，其另一端接地；电阻R13一端连接在电容C6与电容C7连接的线路上，其另一端与放大器U1A的输出端连接；所述放大器U1A的反向输入端与U1A的输出端连接；放大器U1A的输出端与波形转换电路连接。