CN208837915U - 睡眠监测系统 - Google Patents

Abstract

睡眠监测系统,包括传感装置、预处理模拟电路、A/D转换电路、控制模块、数字信号处理模块、数据存储模块、电源模块；预处理模拟电路对由传感装置采集的信号进行放大及滤波；A/D转换电路将模拟信号转为数字信号；数字信号处理模块根据经A/D转换电路处理的数字信号解析检测数据；控制模块负责串口数据通信，向数据存储模块传输需存储数据；电源模块为预处理模拟电路、A/D转换电路、控制电路模块、数字信号处理模块、数据存储模块提供电能。

Description

睡眠监测系统

技术领域

本实用新型涉及睡眠监测系统。

背景技术

随着社会的发展，人们对自身健康更加关注，而人体健康与否睡眠质量是关键，而睡眠监测系统可很好的反应人体的睡眠质量，目前常见的睡眠监测系统包括穿戴式设备，即类似手表样的设备戴于手腕，而上述非接触式检测设备存在其波形多变检测数据误差较大等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构设计简单合理，检测准确的睡眠监测系统。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：睡眠监测系统,包括传感装置、预处理模拟电路、A/D转换电路、控制模块、数字信号处理模块、数据存储模块、电源模块；预处理模拟电路对由传感装置采集的信号进行放大及滤波；A/D转换电路将模拟信号转为数字信号；数字信号处理模块根据经A/D转换电路处理的数字信号解析检测数据；控制模块负责串口数据通信，向数据存储模块传输需存储数据；电源模块为预处理模拟电路、A/D转换电路、控制电路模块、数字信号处理模块、数据存储模块提供电能。

进一步说，所述预处理模拟电路包括第一积分电路、第二积分电路，所述第一积分电路包括电阻R29、电容C25、电阻R27、运算放大器U1，第二积分电路包括电阻R34、电容C27，电阻R28及运算放大器U2，两个积分电路之间由电容C29连接，第一积分电路中电阻R27与电阻R29构成直流放大电路，电阻R29与电容C25构成RC滤波电路，第二积分电路中电阻R34与电阻R28构成另一个直流放大电路，电阻R34与电容C27构成另一个RC滤波电路；所述运算放大器U1的第1引脚串联电阻R34后连接运算放大器U2的第6引脚，所述运算放大器U1的第1引脚与运算放大器U2的第6引脚之间设有若干并联设置的电容C29；运算放大器U1的第1引脚与第2引脚之间连接有电阻R27和电容C25，运算放大器U1的第2引脚连接电阻R29后连接传感器装置的一条信号线，运算放大器U1的第3引脚连接传感装置的另一条信号线；所述运算放大器U2的第6脚与第7脚之间连接有电阻R28和电容C27。

进一步说，所述数字信号处理模块包括芯片IC1，所述芯片IC1的第7引脚为复位引脚，接复位电路，所述芯片IC1的第60引脚、第25引脚分别接地，芯片IC1的第1、19、32、48、64引脚汇集连接后连接电源，芯片IC1的第1引脚和第13引脚之间用第一电感连接第13引脚与地之间用电容C10连接，所述芯片IC1的第12、18、31、47、63引脚接地；所述芯片IC1的第13引脚连接第1电感和电容C10的公共端；所述芯片IC1的第1引脚连接电容C13后接地；所述A/D转换电路由芯片IC1和IC2的内置ADC完成；预处理模拟电路的信号输出端运算放大器U2的第7引脚，与芯片IC1的第16引脚以及IC2的第11引脚相连。

进一步说，所述控制模块包括芯片IC2,所述芯片IC2的第1、9、24、48、36引脚连接电源，所述芯片IC2的第8、10、23、47、35、44引脚接地，芯片IC2的第11引脚与芯片IC1的第24引脚汇集连接后连接运算放大器U2的第7脚。所述芯片IC2的第32引脚检测电池的充电状态。

进一步说，所述数据存储模块包括芯片IC3，所述IC3的第5、6引脚连接芯片IC2的第39、41引脚，芯片IC3的第3引脚连接电源，芯片IC3的第4引脚接地，芯片IC3的第8引脚接电源，芯片IC3的第7引脚串联电阻R23后连接电源；芯片IC3的第1、2引脚分别接芯片IC2的38、40引脚。

进一步说，所述通信模块包括芯片IC8、天线、电感L3、电感L4、电感L7，芯片IC8的第32引脚串联电容C39和电感L3后连接天线，所述电容C39和电感L3的公共端连接电容C44接地，电感L3与天线的公共端连接电容C45接地，所述电感L4、电感L7串联，芯片IC8的第31引脚连接电感L4和电感L7的公共端，电感L4另一端连接芯片IC8的第32引脚，电感L7的另一端接电容后接地；芯片IC8的第4、5、6、7、8引脚分别连接芯片IC2的第28、27、26、25、42引脚，芯片IC8的第1、12、23、36引脚分别接电源，芯片IC8的第33引脚接地，芯片IC8的第33、36引脚之间采用电容C43连接。

进一步说，所述芯片IC2的第46引脚连接发光二极管D2。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：本实用新型结构通过对压电薄膜传感器采样监测数据，并对数据做滤波处理后，通过模数转换电路转换为数字信号，并将该信息传送至数字信号处理模块处理，控制模块根据数字信号处理模块处理后的数据及其他检测信号给出控制信号。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型所述预处理模拟电路和A/D转换电路的电路示意图。

图3是本实用新型所述数字信号处理模块的电路示意图。

图4是本实用新型所述控制模块的电路示意图。

图5是本实用新型所述数据存储模块的电路示意图。

图6是本实用新型所述通信模块的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例1。

如图1至6所示，睡眠监测系统,包括传感装置、预处理模拟电路、A/D转换电路、控制模块、数字信号处理模块、数据存储模块、电源模块；预处理模拟电路对由传感装置采集的信号进行放大及滤波；A/D转换电路将传感装置产生的模拟信号转为数字信号；数字信号处理模块根据经A/D转换电路处理的数字信号解析检测数据，解析的数据包括人体的呼吸、心跳、体动数据信息；控制模块负责串口数据通信，向数据存储模块传输需存储数据；电源模块为预处理模拟电路、A/D转换电路、控制电路模块、数字信号处理模块、数据存储模块提供电能。电源模块采用TPS系列调压芯片输出3.3V及1.65V电源。

本实施例所述传感装置是压电薄膜传感器，材质为聚偏氟乙烯(PVDF)。压电薄膜是一种动态应变传感器，具有很薄，质轻，非常柔软，可以无源工作的特点，非常适合用于人体的生命信号监测。测量原理是当传感器受到压力时，其厚度发生微小的变化，将诱导出相应表面电极层上的感应电荷的变化，从而在外电路中表现出短路电流或开路电压。压电薄膜传感器将人体呼吸、心跳、体动时的压力信号转变为电信号，再通过后级的电路及算法检测出人体的呼吸、心跳、体动等生理数据。

本实施例所述预处理模拟电路包括第一积分电路、第二积分电路，所述第一积分电路包括电阻R29、电容C25、电阻R27、运算放大器U1，第二积分电路包括电阻R34、电容C27，电阻R28及运算放大器U2，两个积分电路之间由电容C29连接，第一积分电路中电阻R27与电阻R29构成直流放大电路，电阻R29与电容C25构成RC滤波电路，第二积分电路中电阻R34与电阻R28构成另一个直流放大电路，电阻R34与电容C27构成另一个RC滤波电路；所述运算放大器U1的第1引脚串联电阻R34后连接运算放大器U2的第6引脚，所述运算放大器U1的第1引脚与运算放大器U2的第6引脚之间设有若干并联设置的电容C29；运算放大器U1的第1引脚与第2引脚之间连接有电阻R27和电容C25，运算放大器U1的第2引脚连接电阻R29后连接传感器装置的一条信号线，运算放大器U1的第3引脚连接传感装置的另一条信号线；所述运算放大器U2的第6脚与第7脚之间连接有电阻R28和电容C27。运算放大器U1的第3引脚、U2的第5引脚分别接1.65V电源。

本实施例所述数字信号处理模块包括芯片IC1，芯片IC1为STM32F302RDT6,所述芯片IC1的第7引脚为复位引脚，接复位电路，所述芯片IC1的第60引脚、第25引脚分别接地，芯片IC1的第1、19、32、48、64引脚汇集连接后连接3.3V电源，芯片IC1的第1引脚和第13引脚之间用第一电感连接第13引脚与地之间用电容C10连接，所述芯片IC1的第12、18、31、47、63引脚接地；所述芯片IC1的第13引脚连接第1电感和电容C10的公共端；所述芯片IC1的第1引脚连接电容C13后接地。所述A/D转换电路由芯片IC1和IC2的内置ADC完成；预处理模拟电路的信号输出端运算放大器U2的第7引脚，与芯片IC1的第16引脚以及IC2的第11引脚相连。数字信号处理模块的检测算法基于简化的维格纳维尔分布，简要说明：采集当前一分钟和前两分钟一共三分钟的数据进行分析，前两分钟的权重较低。为了避免信号削顶失真导致FFT不准确，采用模糊逻辑算法修正数据。两个人在一张床的情况下，采用自适应滤波算法，用检测到的信号A减去信号B，消除噪声干扰。使用频率谱及其相关的振幅来判断是否离床。采用自适应卡尔曼滤波提高精确度。

本实施例所述控制模块包括芯片IC2,芯片IC2为STM32F30CCT6,所述芯片IC2的第1、9、24、48、36引脚连接电源，所述芯片IC2的第8、10、23、47、35、44引脚接地，芯片IC2的第11引脚与芯片IC1的第24引脚汇集连接后连接运算放大器U2的第7脚。控制模块与数字信号处理模块实现信息通讯，控制模块可根据数字信号处理模块的发送的信号实现数据存储。所述芯片IC2的第32引脚检测电池充电状态。

如图5所示，本实施例所述数据存储模块包括芯片IC3，芯片IC3为M95M01RMW，所述IC3的第5、6引脚连接芯片IC2的第39、41引脚，芯片IC3的第3引脚连接3.3V电源，芯片IC3的第4引脚接地，芯片IC3的第8引脚接3.3V电源，芯片IC3的第8引脚接电容C18后接地，芯片IC3的第7引脚串联电阻R23后连接3.3V电源；芯片IC3的第1、2引脚分别接芯片IC2的38、40引脚。

本实施例所述通信模块包括芯片IC8，芯片IC8为NRF51822、天线ANT1、电感L3、电感L4、电感L7，芯片IC8的第32引脚串联电容C39和电感L3后连接天线ANT1，所述电容C39和电感L3的公共端连接电容C44接地，电感L3与天线的公共端连接电容C45接地，所述电感L4、电感L7串联，芯片IC8的第31引脚连接电感L4和电感L7的公共端，电感L4另一端连接芯片IC8的第32引脚，电感L7的另一端接电容后接地；芯片IC8的第4、5、6、7、8引脚分别连接芯片IC2的第28、27、26、25、42引脚，芯片IC8的第1、12、23、36引脚分别接3.3V电源，芯片IC8的第33引脚接地，芯片IC8的第33、36引脚之间采用电容C43连接。采用智能手机通过蓝牙连接可连接通信模块，通信模块将数据存储模块中的信息传送给智能手机。

本实施例所述芯片IC2的第46引脚连接发光二极管D2。芯片IC2检测到充电电源电压过低时，发光二极管D2点亮。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.睡眠监测系统,其特征是:包括传感装置、预处理模拟电路、A/D转换电路、控制模块、数字信号处理模块、数据存储模块、电源模块；

预处理模拟电路对由传感装置采集的信号进行放大及滤波；

A/D转换电路将模拟信号转为数字信号；

数字信号处理模块根据经A/D转换电路处理的数字信号解析检测数据；

控制模块负责串口数据通信，向数据存储模块传输需存储数据；

电源模块为预处理模拟电路、A/D转换电路、控制电路模块、数字信号处理模块、数据存储模块提供电能。

2.如权利要求1所述的睡眠监测系统，其特征是，所述预处理模拟电路包括第一积分电路、第二积分电路，所述第一积分电路包括电阻R29、电容C25、电阻R27、运算放大器U1，第二积分电路包括电阻R34、电容C27，电阻R28及运算放大器U2，两个积分电路之间由电容C29连接，第一积分电路中电阻R27与电阻R29构成直流放大电路，电阻R29与电容C25构成RC滤波电路，第二积分电路中电阻R34与电阻R28构成另一个直流放大电路，电阻R34与电容C27构成另一个RC滤波电路；所述运算放大器U1的第1引脚串联电阻R34后连接运算放大器U2的第6引脚，所述运算放大器U1的第1引脚与运算放大器U2的第6引脚之间设有若干并联设置的电容C29；运算放大器U1的第1引脚与第2引脚之间连接有电阻R27和电容C25，运算放大器U1的第2引脚连接电阻R29后连接传感器装置的一条信号线，运算放大器U1的第3引脚连接传感装置的另一条信号线；所述运算放大器U2的第6脚与第7脚之间连接有电阻R28和电容C27。

3.如权利要求1或2所述的睡眠监测系统，其特征是，所述数字信号处理模块包括芯片IC1，所述芯片IC1的第7引脚为复位引脚，接复位电路，所述芯片IC1的第60引脚、第25引脚分别接地，芯片IC1的第1、19、32、48、64引脚汇集连接后连接电源，芯片IC1的第1引脚和第13引脚之间用第一电感连接第13引脚与地之间用电容C10连接，所述芯片IC1的第12、18、31、47、63引脚接地；所述芯片IC1的第13引脚连接第1电感和电容C10的公共端；所述芯片IC1的第1引脚连接电容C13后接地；所述A/D转换电路由芯片IC1和IC2的内置ADC完成；预处理模拟电路的信号输出端运算放大器U2的第7引脚，与芯片IC1的第16引脚以及IC2的第11引脚相连。

4.如权利要求3所述的睡眠监测系统，其特征是，所述控制模块包括芯片IC2,所述芯片IC2的第1、9、24、48、36引脚连接电源，所述芯片IC2的第8、10、23、47、35、44引脚接地，芯片IC2的第11引脚与芯片IC1的第24引脚汇集连接后连接运算放大器U2的第7脚。

5.如权利要求4所述的睡眠监测系统，其特征是，所述数据存储模块包括芯片IC3，所述IC3的第5、6引脚连接芯片IC2的第39、41引脚，芯片IC3的第3引脚连接电源，芯片IC3的第4引脚接地，芯片IC3的第8引脚接电源，芯片IC3的第7引脚串联电阻R23后连接电源；芯片IC3的第1、2引脚分别接芯片IC2的38、40引脚。

6.如权利要求4所述的睡眠监测系统，其特征是，所述芯片IC2的第46引脚连接发光二极管D2。