CN203000912U - 一种可穿戴的多生理信号采集与定位设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可穿戴的多生理信号采集与定位设备，包括有手腕部分以及指尖部分，其中，所述手腕部分包括有主控制器以及分别连接至主控制器的加速度传感器模块、脉搏传感器、Zigbee模块、存储模块、USB模块、电源模块、预警模块以及LCD显示模块；而所述指尖部分包括有指套式透射型光电传感器。本实用新型可穿戴的多生理信号采集与定位设备可实现生理信号采集与定位的功能，并且具有可穿戴，体积小，功耗小，成本低的特点。

Description

一种可穿戴的多生理信号采集与定位设备

技术领域

本实用新型属于生理信号采集设备技术领域，涉及一种可穿戴的多生理信号采集与定位设备。

背景技术

目前，现有的生理数据采集终端一般只具有生理信号采集功能，并没有定位能力。而在一些特殊的监护场合，如社区养老服务中心，一些年老者甚至是患有老年痴呆症的病患经常无意识地在院内走动，极容易发生摔倒，眩晕等突发事件，无法及时定位年老者的位置，将会对医疗救助带来极大的困难。另外有些生理数据采集终端同时具有生理信号采集和定位的功能，但是功耗较大，成本较高。

ZigBee是一种基于IEEE802.15.4标准的短距离、低功耗的无线通信技术，具有近距离、低组网复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本等特点。CC2431ZigBee定位模块，内部具有定位引擎，利用接收信号强度指示器RSSI进行定位。而STM32系列处理器基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核，具有高性能、低成本、低功耗的特点。故，可利用STM32系列处理器作为主控制器，并集成多种生理信号传感器和CC2431ZigBee定位模块，以提供一种可穿戴多生理信号采集与定位智能终端，实现生理信号采集与定位的功能，并且具有可穿戴，体积小，功耗小，成本低的特点。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种可穿戴的多生理信号采集与定位设备。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种可穿戴的多生理信号采集与定位设备，包括有手腕部分以及通过USB接口与手腕部分连接的指尖部分，两者通过USB接口连接在一起，其中，所述手腕部分包括有主控制器以及分别连接至主控制器的加速度传感器模块、脉搏传感器、Zigbee模块、存储模块、USB模块、电源模块、预警模块以及LCD显示模块；而所述指尖部分包括有指套式透射型光电传感器。

进一步地，所述主控制器通过IIC串行总线与加速度传感器相连，其中，IIC串行总线的时钟线SCL和数据线SDA都设置为通用开漏输出模式，并分别连接至主控制器。

进一步地，所述Zigbee模块的串口与主控制器的串口焊接于一起，以便实现Zigbee模块的集成。

进一步地，所述存储模块通过SPI串行总线与主控制器连接，其中SPI配置成主机模式。

进一步地，所述按键模块设置有两个微动开关。

进一步地，所述指尖部分的指套式的透射型光电传感器包括有发光二级管和数字接收管，其中所述发光二极管有两个，一个发红光，另一个发红外光；该光电传感器通过USB接口与手腕部分相连。

进一步地，所述脉搏传感器包括有发光二极管和光转频率转换器。

相较于现有技术，本实用新型可穿戴的多生理信号采集与定位设备可实现生理信号采集与定位的功能，并且具有可穿戴，体积小，功耗小，成本低的特点。

附图说明

图1是本实用新型的原理模块框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参照图1所示，本实用新型可穿戴的多生理信号采集与定位设备包括有手腕部分以及指尖部分，两者通过USB接口连接在一起，其中，所述手腕部分包括有主控制器以及分别连接至主控制器的加速度传感器模块、脉搏传感器、Zigbee模块、存储模块、USB模块、电源模块、预警模块以及LCD显示模块；所述指尖部分包括有指套式透射型光电传感器，以用来实现脉搏传感器和血氧传感器的功能，本实用新型实施例中，指尖部分通过USB接口与手腕部分相连，当不用测血氧的时候可将其拿下，有利于设备的便携。

主控制器通过IIC串行总线与加速度传感器相连，其中，IIC串行总线的时钟线SCL和数据线SDA都设置为通用开漏输出模式，并分别连接至主控制器。本实施例中，所述主控制器是采用基于32位的Cortex-M3芯片内核的STM32系列处理器，主控制器的具体型号为STM32F103RCT6，IIC串行总线的时钟线SCL和数据线SDA分别接在主控制器的PB6和PB7引脚，并且都设置为通用开漏输出模式；片选线接在主控制器的PB5引脚，并且设置为通用推挽输出模式。所述Zigbee模块的串口与主控制器的串口焊接于一起，以便实现Zigbee模块的集成，在本实施例中，所述Zigbee模块采用CC2431Zigbee定位模块，主控制器通过串口向Zigbee模块发送数据时，串口波特率设置为38400。所述存储模块通过SPI串行总线与主控制器连接，其中SPI配置成主机模式，本实施例中，存储模块采用SD卡，文件系统采用Fat32格式，主控制器通过SPI串行总线与SD进行交互，访问SD卡。SPI总线中的四根线分别配置如下：

从设备片选信号线CS与主控制器的PB12引脚相连，设置为通用推挽输出模式；

时钟信号线SCLK与主控制器的PB13引脚相连，设置为复用推挽输出模式；

主设备数据输入，从设备数据输出线MISO与主控制器的PB14引脚相连，设置为复用推挽输出模式；

主设备数据输出，从设备数据输入线MOSI与主控制器的PB15引脚相连，设置为复用推挽输出模式。

所述脉搏传感器包括发光二极管和光转频率转换器，本实施例中，发光二极管和光转频率转换器分别与主控制器的PC7和PC8引脚相连，并且都设置为通用推挽输出模式。

所述USB模块用来实现USB功能数据传输、电源模块的充电以及指套式的透射型光电传感器与手腕部分的连接。所述电源模块采用两节7号可充电电池来对终端供电，当终端通过USB接口与PC相连时，即可对所述电池充电。

所述按键模块设置有两个微动开关，分别为“开/关”键和“记忆”键，在本实施例中，该两按键分别与主控制器的PC5和PC12引脚相连，并都设置为浮空输入模式。两个按键的操作如下：长按“开/关”键，蜂鸣器提示音后，开机；显示logo后，显示当前的日期及时间，此时，可以长按“记忆”键，进行日期及时间的设置。而短按“开/关”键，退出日期及时间的设置，进入脉率测试模式；进入脉率测试模式后，显示当前总步数，当前时间，当前脉率和脉搏波形。在工作模式下，短按“开/关”键，会在“trans on”（串口传输打开）以及”trans off”（串口传输关闭）打开以及关闭之间进行切换；而在工作模式下，长按“记忆”键，会在“pulse test“（脉率测试模式）以及”spo2 test“(血氧测试模式)之间进行切换，血氧测试模式下，显示血氧值，当前总步数，当前时间，当前脉率和脉搏波形；在工作模式下，短按“记忆“键，会在”beep on“（蜂鸣器开）以及”beep off“（蜂鸣器关）之间进行切换；在工作模式下，长按“开/关”键，蜂鸣器提示，然后关机。

所述指尖部分的指套式的透射型光电传感器通过光电隔离，减少了对后级模拟电路的干扰，该传感器由发光二级管和数字接收管组成，其中发光二极管有两个，一个发红光，另一个发红外光；所述光电传感器通过USB接口与手腕部分相连。

本实施例中，所述加速度传感器模块是采用LIS35DE加速度传感器，采样率设置为33HZ，加速度传感器模块是用来实现计步功能，计算卡路里消耗功能和跌倒检测功能；所述预警模块采用蜂鸣器和LED灯进行声光报警，其中蜂鸣器与主控制器的PB0引脚相连，设置为通用推挽输出模式，并且主控制器通过通用定时器TIM4的PWM输出来控制蜂鸣器。所述LCD显示模块采用128*64点阵的OLED显示模块，LCD显示模块用来显示日期时间，检测到的生理参数和异常提示。LCD显示模块的8根数据线D0至D7分别与主控制器的PA0至PA7相连，并设置为复用推挽输出模式；复位线RES，数据/命令线D/C，读/写线R/W和使能/读线E/R分别与主控制器的PC0，PC1，PC2和PC3引脚相连，并都设置为通用推挽输出模式；片选线CS主控制器的PC13引脚相连，并设置为通用推挽输出模式；背光灯控制线BL-EN与主控制器的PB1引脚相连，并设置为通用推挽输出模式。所述主控制器通过其自带的实时时钟芯片RTC来实现日期时间的显示。

在本实施例中，所述可穿戴的多生理信号采集与定位设备工作时，当其监测到所戴用户的某项生理参数发生异常或跌倒时，会发出声光报警，并且向服务器端发送所有监测生理信号数据和定位数据；平时正常情况下，其监测到的多项生理信号数据和定位数据存储到所述存储模块SD卡里面，而不通过ZigBee模块将数据发送至服务器端，这样大大的减少了终端的功耗；而医务人员或管理人员可以通过在服务器端发送指令，主动查询用户的某个时间段的生理参数信息和定位信息，这时可穿戴的多生理信号采集与定位设备将从SD卡中把服务器所需要的数据取出来，然后发送至服务器端。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可穿戴的多生理信号采集与定位设备，其特征在于：包括有手腕部分以及通过USB接口与手腕部分连接的指尖部分，其中，所述手腕部分包括有主控制器以及分别连接至主控制器的加速度传感器模块、脉搏传感器、Zigbee模块、存储模块、USB模块、电源模块、预警模块以及LCD显示模块；而所述指尖部分包括有指套式透射型光电传感器。

2.如权利要求1所述可穿戴的多生理信号采集与定位设备，其特征在于：所述主控制器通过IIC串行总线与加速度传感器相连，其中，IIC串行总线的时钟线SCL和数据线SDA都设置为通用开漏输出模式，并分别连接至主控制器。

3.如权利要求1或2所述可穿戴的多生理信号采集与定位设备，其特征在于：所述Zigbee模块的串口与主控制器的串口焊接于一起，以便实现Zigbee模块的集成。

4.如权利要求3所述可穿戴的多生理信号采集与定位设备，其特征在于：所述存储模块通过SPI串行总线与主控制器连接，其中SPI配置成主机模式。

5.如权利要求4所述可穿戴的多生理信号采集与定位设备，其特征在于：所述按键模块设置有两个微动开关。

6.如权利要求5所述可穿戴的多生理信号采集与定位设备，其特征在于：所述指尖部分的指套式的透射型光电传感器包括有发光二级管和数字接收管，其中所述发光二极管有两个，一个发红光，另一个发红外光；该光电传感器通过USB接口与手腕部分相连。

7.如权利要求6所述可穿戴的多生理信号采集与定位设备，其特征在于：所述脉搏传感器包括有发光二极管和光转频率转换器。

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