基于多路多通道無(wú)線(xiàn)體溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)

周 偉，趙丹丹

（河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南南陽(yáng)473009）

基于多路多通道無(wú)線(xiàn)體溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)

周 偉，趙丹丹

（河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南南陽(yáng)473009）

伴隨著醫(yī)療信息技術(shù)日新月異的發(fā)展，高質(zhì)量高精度的醫(yī)療診斷設(shè)備也應(yīng)運(yùn)而生。對(duì)于不適合床頭監(jiān)護(hù)的流行性傳染性疾病患者，為了能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)患者體溫，減小醫(yī)護(hù)人員的工作強(qiáng)度，減少醫(yī)護(hù)人員與患者接觸的頻率，設(shè)計(jì)了一種具有無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)、多點(diǎn)測(cè)溫、實(shí)時(shí)監(jiān)控功能的無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它能夠?qū)Σ∪诉M(jìn)行實(shí)時(shí)地跟蹤和監(jiān)護(hù)，能夠?qū)崟r(shí)了解病人的體溫情況。

測(cè)溫；無(wú)線(xiàn)傳輸；CC2530；Tsic506

1 引言

隨著信息技術(shù)日新月異地快速發(fā)展，人類(lèi)生活水平不斷提高，人們對(duì)自身健康更為關(guān)注。在以體溫為生理參數(shù)的研究中，體溫監(jiān)控已應(yīng)用于許多醫(yī)療項(xiàng)目中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)體溫有利于醫(yī)生及時(shí)治療病人和處理病情。然而，目前大部分的體溫監(jiān)護(hù)都是有線(xiàn)監(jiān)護(hù)或人為的床頭監(jiān)護(hù)，這對(duì)正處于恢復(fù)期的病人來(lái)說(shuō)在很大程度上限制了他們的活動(dòng)范圍。許多傳染病患者不適合床頭監(jiān)護(hù)，以防增加醫(yī)護(hù)人員的工作強(qiáng)度和他們與患者接觸的頻率。在其他領(lǐng)域，溫度監(jiān)測(cè)也有很重要的意義。在工廠里，因工廠的內(nèi)部環(huán)境一般比較惡劣，這對(duì)工人的身體會(huì)造成很大的傷害，所以可以每天檢測(cè)工人的體溫，以了解工人的身體情況；消防員在每次出勤時(shí)，需要對(duì)體溫進(jìn)行檢測(cè)，以保證消防員出勤任務(wù)時(shí)健康狀態(tài)良好；警員也需要定期檢查體溫，以保證每個(gè)警員的身體處于健康狀態(tài)。因此，研究設(shè)計(jì)體溫?zé)o線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯得尤為重要。為此，本文設(shè)計(jì)了一種具有無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)、多點(diǎn)測(cè)溫、實(shí)時(shí)監(jiān)控的無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它能夠?qū)Σ∪诉M(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤監(jiān)護(hù)，并能夠?qū)崟r(shí)了解病人的體溫情況。

無(wú)線(xiàn)體溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖如圖1所示，本系統(tǒng)是在一個(gè)溫測(cè)無(wú)線(xiàn)收發(fā)從機(jī)模塊上放置一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器來(lái)進(jìn)行體溫測(cè)量，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。整個(gè)系統(tǒng)中具有多個(gè)溫測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)收發(fā)從機(jī)模塊，每個(gè)無(wú)線(xiàn)收發(fā)從機(jī)模塊都能夠與無(wú)線(xiàn)收發(fā)主機(jī)模塊進(jìn)行無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)多通道測(cè)溫。

圖1 無(wú)線(xiàn)體溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

2 系統(tǒng)硬件的組成

本系統(tǒng)的硬件有Tsic506數(shù)字型溫度傳感器2個(gè)，CC2530溫測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)收發(fā)從機(jī)模塊2個(gè)，CC2530無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)主機(jī)模塊1個(gè)，電容2個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干，USB數(shù)據(jù)線(xiàn)3根以及電源模塊1個(gè)等。

2.1 CC2530無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的介紹

CC2530是基于IEEE802.15.4無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)方案而研制開(kāi)發(fā)的有關(guān)于組網(wǎng)策略、安全使用及引用軟件等方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。CC2530無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊主要功能是能夠在近距離無(wú)線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)，能夠簡(jiǎn)化電路的復(fù)雜程度。CC2530無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊具有開(kāi)發(fā)成本低、使用功耗低、傳輸速率低等特點(diǎn)。CC2530無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊能夠以低成本建立網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊實(shí)物圖如圖2所示。

CC2530作為本系統(tǒng)的核心元件，它內(nèi)部集成了一個(gè)高性能的射頻收發(fā)器，一個(gè)8051微處理器并具有8KB內(nèi)部RAM、32/64/128KB閃存，還有其他強(qiáng)大的外部設(shè)備功能。CC2530具有許多不同的運(yùn)行模式，能夠適用于超低功耗要求的系統(tǒng)。

圖2 CC2530實(shí)物圖

2.2 電源電路的設(shè)計(jì)

在硬件電路中，電源電路是必不可少的電路，主要能夠控制系統(tǒng)的運(yùn)行。電源電路上的LED燈可以顯示出整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，電路電壓3.3V，系統(tǒng)電源電路如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)電源電路圖

3 軟件設(shè)計(jì)

溫度采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括Tsic506溫度傳感器的數(shù)據(jù)采集、無(wú)線(xiàn)通信、數(shù)據(jù)傳送和上位機(jī)監(jiān)控等四個(gè)部分，這四個(gè)部分并不是各自完全獨(dú)立的，而是相互聯(lián)系的，使用的上位機(jī)調(diào)試軟件主要有串行助手和VB。

3.1 Tsic506溫度轉(zhuǎn)換流程設(shè)計(jì)

圖4 Tsic506溫度轉(zhuǎn)換流程圖

Tsic506溫度傳感器的溫度轉(zhuǎn)換流程圖如圖4所示。系統(tǒng)通電后，Tsic506溫度傳感器首先進(jìn)行初始化，再進(jìn)行溫度采集，然后將采集到的溫度進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，最后將轉(zhuǎn)換后的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化輸出。

3.2 無(wú)線(xiàn)通信軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)模塊主要有發(fā)送模塊和接收模塊。

無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊：通過(guò)Tsic506溫度傳感器采集體溫?cái)?shù)據(jù)，然后體溫?cái)?shù)據(jù)以數(shù)字信號(hào)的方式通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)傳送到與之相連的溫測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)收發(fā)從機(jī)模塊中去，無(wú)線(xiàn)從機(jī)模塊將接收到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳送出去。

無(wú)線(xiàn)接收模塊：接收由無(wú)線(xiàn)收發(fā)從機(jī)模塊發(fā)送的無(wú)線(xiàn)信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。無(wú)線(xiàn)收發(fā)主機(jī)模塊通過(guò)與上位機(jī)相連的USB口將數(shù)字信號(hào)傳送至上位機(jī)軟件VB中，最后通過(guò)VB將各個(gè)從機(jī)模塊采集到的溫度數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。

在溫度采集的過(guò)程中，兩個(gè)溫度傳感器分別采集不同地方的溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)溫度傳感器對(duì)應(yīng)的從機(jī)模塊將采集到的溫度信號(hào)傳送到無(wú)線(xiàn)收發(fā)主機(jī)模塊中，然后，主機(jī)接收到從機(jī)發(fā)來(lái)的溫度信息進(jìn)行整合轉(zhuǎn)換后通過(guò)USB口將信號(hào)上傳至上位機(jī)，最后通過(guò)上位機(jī)軟件將溫度數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。無(wú)線(xiàn)發(fā)送程序和無(wú)線(xiàn)接收程序的流程圖分別如圖5和圖6所示。

圖5 無(wú)線(xiàn)發(fā)送流程圖

圖6 無(wú)線(xiàn)接收流程圖

4 仿真及結(jié)果分析

系統(tǒng)仿真結(jié)果表明，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，2個(gè)從機(jī)模塊和主機(jī)模塊及上位機(jī)軟件均運(yùn)行正常，USB口的數(shù)據(jù)傳輸也正確。Tsic506溫度傳感器的靈敏度相當(dāng)高，很快便能顯示出體溫，而且對(duì)于體溫的變化，上位機(jī)顯示的數(shù)值也是相應(yīng)變化的。在一開(kāi)始測(cè)量室溫時(shí)，上位機(jī)顯示的數(shù)值很快便能穩(wěn)定顯示。

圖7 溫度傳感器采集到的人體體表溫度

系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的方案能夠較好實(shí)現(xiàn)多路多點(diǎn)測(cè)溫，系統(tǒng)測(cè)溫能夠精確到0.1℃，具系統(tǒng)溫度顯示值能夠隨人體溫度的變化而相應(yīng)變化，溫度傳感器采集到的人體體表溫度見(jiàn)圖7所示。但是本系統(tǒng)屬于人體局部測(cè)溫，不能顯示人體的平均體溫。要想測(cè)量人體較準(zhǔn)確的體溫，最好將無(wú)線(xiàn)從機(jī)模塊的傳感器放在人體腋窩下來(lái)測(cè)量腋窩溫度，這樣就可以減小體溫測(cè)量的誤差。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合以往生理信號(hào)采集電路經(jīng)驗(yàn)，研究設(shè)計(jì)了一套多路多通道的無(wú)線(xiàn)體溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用高精度溫度傳感器Tsic506采集人體溫度，將采集到的溫度數(shù)據(jù)通過(guò)CC2530從機(jī)模塊傳送到主機(jī)模塊中，主機(jī)模塊通過(guò)USB口將溫度數(shù)據(jù)傳送至上位計(jì)算機(jī)中。上位機(jī)監(jiān)控軟件以VB為開(kāi)發(fā)環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)主機(jī)模塊與上位機(jī)的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信。系統(tǒng)仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)各測(cè)量模塊工作正常，數(shù)據(jù)測(cè)量精確，收發(fā)傳遞快速，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。

［1］何志明.基于單片機(jī)數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)的研究［J］.電子測(cè)量技術(shù)，2008，（7）：168-171.

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Design of wireless temperature monitoring system based on multiple channels

ZHOU Wei，ZHAO Dan-dan
（Henan Polytechnic Institute，Nanyang 473009，China）

Along with the rapid development of medical information technology，the high quality medical diagnostic equipments with high accuracy have emerged.A kind of used in people＇s daily life is presented This paper introduces，As regard to those patients with infectious diseases such as epidemic diseases etc.，it is not suitable for bedside monitoring，also is not proper to get their real-time temperature by ordinary thermometer.In order not to increase the intensity of the work of health care workers and the contact frequency with the patient，the wireless temperature monitoring system has become particularly important.In order to solve this problem，a novel wireless monitoring system is designed，which has multi-point temperature measuring，wireless and real-time monitoring functions，and can monitor and track the body temperature of the patient in time.

temperature measurement；wireless transmission；CC2530；Tsic506

TP277

A

1005—7277（2016）03—0041—03

2016-03-28