基于avr和無(wú)線傳輸?shù)拿}搏監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了基于AVR和無(wú)線傳輸?shù)拿}搏監(jiān)測(cè)裝置，包括：脈搏采集模塊，通過(guò)脈搏傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)脈搏；信號(hào)處理模塊，將脈搏信號(hào)進(jìn)行濾波、放大和整形處理后輸入控制器；控制器，用于將脈搏數(shù)據(jù)處理分析后輸入顯示模塊和上傳給PC機(jī)；顯示模塊，用于顯示控制器輸入的脈搏數(shù)據(jù)；無(wú)線發(fā)射模塊和無(wú)線接收模塊，用于實(shí)現(xiàn)控制器和PC機(jī)之間的無(wú)線通訊；PC機(jī)，用于將脈搏信號(hào)顯示、記錄、存儲(chǔ)和處理。本實(shí)用新型脈搏監(jiān)測(cè)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)采集脈搏精確度高，無(wú)線傳輸距離遠(yuǎn)，方便攜帶，能源消耗少。
【專利說(shuō)明】
基于AVR和無(wú)線傳輸?shù)拿}搏監(jiān)測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種脈搏監(jiān)測(cè)裝置，尤其涉及一種基于AVR和無(wú)線傳輸?shù)拿}搏監(jiān)測(cè)裝置，屬于脈搏信號(hào)采集技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]脈搏是人體常見(jiàn)的生理現(xiàn)象，是心臟和血管狀態(tài)等重要信息的外在反映。它不僅為人體提供生理參考信息，而且它本身也能給出許多有價(jià)值的診斷信息。用傳感器測(cè)試技術(shù)來(lái)對(duì)脈搏信息進(jìn)行定量分析，是目前國(guó)內(nèi)外醫(yī)學(xué)專家普遍關(guān)注的課題之一。
[0003]近年來(lái)日本、美國(guó)等國(guó)家的醫(yī)生、學(xué)者在醫(yī)學(xué)研究、針灸研究中設(shè)計(jì)了一些脈象客觀描記儀器或裝置，這些儀器的主要功能是描記脈象波形，是用作臨床觀察脈象變化的工具。但是這些儀器裝置大多數(shù)沒(méi)有形成產(chǎn)品，也沒(méi)有見(jiàn)到廣泛臨床應(yīng)用的報(bào)道。其中比較有代表性的儀器有美國(guó)醫(yī)學(xué)博士 John.H.研制的一種針灸臨床用的新型無(wú)創(chuàng)脈波記錄儀，日本的田口賢輝發(fā)明的一種“壓力、脈搏測(cè)定裝置”、日本的代田文彥設(shè)計(jì)了一種“局部加壓型可償還脈裝置”、日本Colin公司研制的一種CBM—3000/2000型撓動(dòng)脈脈波檢測(cè)儀以及日本Sony公司曾經(jīng)推出的一種利用三個(gè)駐體微音器作為脈波傳感元件的脈波檢測(cè)儀等等。
[0004]目前通常采用固定的專門(mén)儀器采集脈搏信號(hào)，儀器主要是通過(guò)PCI并行或串行口以有線的方式傳遞數(shù)據(jù)。中國(guó)專利CN 201675925 U公開(kāi)了脈搏信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)視裝置，是用串行口通信傳輸數(shù)據(jù)的脈搏信號(hào)檢測(cè)裝置；中國(guó)專利CN 201734700 U公開(kāi)了一種用通用串行總線傳輸數(shù)據(jù)的脈搏信號(hào)檢測(cè)裝置。有線信號(hào)傳輸方式信號(hào)容易衰減和受電磁干擾，導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)失真，而且限制了被測(cè)對(duì)象的活動(dòng)空間?？蓴U(kuò)展性差且不易維修。另外目前通用串行總線的最佳傳輸距離為5米，否則數(shù)據(jù)傳輸會(huì)不穩(wěn)定。無(wú)線數(shù)據(jù)采集和傳輸技術(shù)可以減少系統(tǒng)間的電纜連接，具有分布靈活、不受空間條件限制、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，在各種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、野外操作和特殊的場(chǎng)合應(yīng)用廣泛。
[0005]綜上所述，無(wú)線傳輸方式為脈搏監(jiān)測(cè)裝置提供了一種新的解決方案。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于AVR和無(wú)線傳輸?shù)拿}搏監(jiān)測(cè)裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中脈搏采集精確度差傳輸不方便的技術(shù)問(wèn)題。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:基于AVR和無(wú)線傳輸?shù)拿}搏監(jiān)測(cè)裝置，包括:
[0008]脈搏采集模塊，通過(guò)脈搏傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)脈搏；
[0009]信號(hào)處理模塊，將脈搏信號(hào)進(jìn)行濾波、放大和整形處理后輸入控制器；
[0010]控制器，用于將脈搏數(shù)據(jù)處理分析后輸入顯示模塊和上傳給PC機(jī)；
[0011 ]顯示模塊，用于顯示控制器輸入的脈搏數(shù)據(jù)；
[0012]無(wú)線發(fā)射模塊和無(wú)線接收模塊，用于實(shí)現(xiàn)控制器和PC機(jī)之間的無(wú)線通訊；
[0013]PC機(jī)，用于將脈搏信號(hào)顯示、記錄、存儲(chǔ)和處理。
[0014]進(jìn)一步的，所述脈搏傳感器采用指套容積式光電傳感器。
[0015]進(jìn)一步的，所述信號(hào)處理模塊包括濾波電路、放大電路和波形整形電路。
[0016]進(jìn)一步的，所述濾波電路為壓控電壓源有源二階低通濾波器電路，包括兩個(gè)RC濾波電路和同相比例放大電路。
[0017]進(jìn)一步的，所述放大電路為同相放大電路。
[0018]進(jìn)一步的，所述控制器采用Atmega8515系列的微控制器。
[0019]進(jìn)一步的，所述無(wú)線發(fā)射模塊和無(wú)線接收模塊為CCllOO系列芯片。
[0020]進(jìn)一步的，所述顯示模塊為數(shù)碼管顯示屏。
[0021 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果是:
[0022]1、采用無(wú)線收發(fā)模塊傳遞脈搏采集控制器與PC機(jī)之間的信息，省去了監(jiān)護(hù)記錄PC機(jī)設(shè)備與脈搏傳感器之間的連線，使被測(cè)對(duì)象可以自由活動(dòng)，并可以采集到被監(jiān)測(cè)者活動(dòng)狀態(tài)下的脈搏信號(hào)，無(wú)線傳輸距離適中、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)，使脈搏監(jiān)測(cè)裝置體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、攜帶方便，有廣闊的應(yīng)用前景。
[0023]2、采用數(shù)碼管顯示屏顯示，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)觀測(cè)脈搏數(shù)據(jù)，方便用戶觀察和操作。
[0024]3、微處理器控制模塊采用Atmega8515系列的單片機(jī)，具有處理能力強(qiáng)、低功耗特點(diǎn)，能夠節(jié)約能耗。
[0025]4、脈搏傳感器采集的信號(hào)經(jīng)濾波電路、放大電路和波形整形電路處理，能夠識(shí)別區(qū)分微小的信號(hào)量，提高脈搏的采集精確度，使相對(duì)誤差較小，精確度更高。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0027]圖2是本實(shí)用新型脈搏采集模塊的信號(hào)采集電路圖；
[0028]圖3是本實(shí)用新型信號(hào)處理模塊的濾波電路圖；
[0029]圖4是本實(shí)用新型信號(hào)處理模塊的放大電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0031 ]如圖1所示，基于AVR和無(wú)線傳輸?shù)拿}搏監(jiān)測(cè)裝置，包括:脈搏采集模塊，通過(guò)脈搏傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)脈搏;信號(hào)處理模塊，將脈搏信號(hào)進(jìn)行濾波、放大和整形處理后輸入控制器;控制器，用于將脈搏數(shù)據(jù)處理分析后輸入顯示模塊和上傳給PC機(jī);顯示模塊，用于顯示控制器輸入的脈搏數(shù)據(jù);無(wú)線發(fā)射模塊和無(wú)線接收模塊，用于實(shí)現(xiàn)控制器和PC機(jī)之間的無(wú)線通訊;PC機(jī)，用于將脈搏信號(hào)顯示、記錄、存儲(chǔ)和處理。
[0032]優(yōu)選的，所述脈搏傳感器采用指套容積式光電傳感器，采集電路圖如圖2所示，D2是紅外接收二極管(BPW83型)和Dl是紅外發(fā)射二極管(IR333型)，他們的工作波長(zhǎng)都是940nm，在指夾中，紅外接收二極管和紅外發(fā)射二極管相對(duì)擺放以獲得最佳的指向特性。紅外發(fā)射二極管中的電流越大，發(fā)射角度越小，產(chǎn)生的發(fā)射強(qiáng)度就越大。在圖2中，R5選100 Ω是基于紅外接收二極管感應(yīng)紅外光靈敏度考慮的，R5過(guò)大，通過(guò)紅外發(fā)射二極管的電流偏小，BPW83型紅外接收二極管無(wú)法區(qū)別有脈搏和無(wú)脈搏時(shí)的信號(hào)。反之，RO過(guò)小，通過(guò)的電流偏大，紅外接收二極管也不能準(zhǔn)確地辨別有脈搏和無(wú)脈搏時(shí)的信號(hào)。當(dāng)紅外發(fā)射二極管發(fā)射的紅外光直接照射到紅外接收二極管上時(shí)，UB的反相輸入端電位大于同相輸入端電位，Vi為“O”。當(dāng)手指處于測(cè)量位置時(shí)，會(huì)出現(xiàn)二種情況:一是無(wú)脈期。雖然手指遮擋了紅外發(fā)射二極管發(fā)射的紅外光，但是，由于紅外接收二極管中存在暗電流，仍有ΙμΑ的暗電流會(huì)造成Vi電位略低于2.5 V。二是有脈期。當(dāng)有跳動(dòng)的脈搏時(shí)，血脈使手指透光性變差，紅外接收二極管中的暗電流減小，Vi電位上升。因?yàn)榧t外線是不可見(jiàn)光，在接上電源時(shí)不能直觀的知道他是否導(dǎo)通，因此在R5后面連接一個(gè)指示燈來(lái)判別他是否正常工作。
[0033]因此脈搏信號(hào)的采集實(shí)際上是通過(guò)紅外接收二極管，在有脈和無(wú)脈時(shí)暗電流的微弱變化，再經(jīng)過(guò)UB的放大而得到的。所采集到的信號(hào)為2μν左右的電壓信號(hào)。
[0034]脈搏采集信號(hào)依次串接濾波電路、放大電路和波形整形電路進(jìn)行信號(hào)處理后輸入控制器。濾波電路如圖3所示，壓控電壓源(VCVS)有源二階低通濾波器電路。他由兩節(jié)RC濾波電路和同相比例放大電路組成，信號(hào)從運(yùn)放的同相端輸入，故濾波器的輸入阻抗很大，其輸出阻抗很小，優(yōu)點(diǎn)是電路性能較穩(wěn)定，增益容易調(diào)節(jié)。
[0035]放大電路如圖4所示，信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波電路之后，電源50Hz的強(qiáng)干擾信號(hào)都已經(jīng)被濾掉。他從C9的2端輸入，而C9則對(duì)信號(hào)再次過(guò)濾，把前面留有的暗電流進(jìn)一步濾掉。運(yùn)放0P07、R15與R17組成一個(gè)放大倍數(shù)可調(diào)的主電路。為了防止放大電壓高過(guò)單片機(jī)可以處理的+5V電壓，于是只給運(yùn)放0P07提供5V是供電電壓，這樣就可以讓信號(hào)放大超過(guò)5V時(shí)，也只有5V。經(jīng)過(guò)濾波放大電路之后的信號(hào)有高低電平，可以讓MCU系統(tǒng)識(shí)別了，但還不是很完美的方波，因此在通過(guò)一個(gè)波形整形電路，把他整成一個(gè)完美的方波信號(hào)。
[0036]優(yōu)選的，控制器采用Atmega8515系列的微控制器。ATmega8515是基于增強(qiáng)的AVRRISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmega8515的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)I MIPS/MHz，具有處理能力強(qiáng)、低功耗特點(diǎn)，能夠節(jié)約能耗。
[0037]進(jìn)一步的，所述無(wú)線發(fā)射模塊和無(wú)線接收模塊為CCllOO系列芯片。無(wú)線收發(fā)模塊采用由ETC公司生產(chǎn)的CCl 100芯片，這個(gè)芯片的特點(diǎn)是:CC1100是一種低成本真正單片的UHF收發(fā)器，為低功耗無(wú)線應(yīng)用而設(shè)計(jì)。電路主要設(shè)定為在315、433、868和915MHz的ISM(工業(yè)，科學(xué)和醫(yī)學(xué))和SRD(短距離設(shè)備)頻率波段，也可以容易地設(shè)置為300-348 MHz,400-464MHz和800-928 MHz的其他頻率。
[0038]優(yōu)選的，所述顯示模塊為數(shù)碼管顯示屏，能夠?qū)崟r(shí)觀測(cè)脈搏數(shù)據(jù)。
[0039]當(dāng)不通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊連接PC機(jī)時(shí)，脈搏采集模塊、信號(hào)處理模塊、控制器和顯示模塊組成一個(gè)改進(jìn)型的便攜式脈搏監(jiān)測(cè)裝置，可以隨身攜帶，實(shí)時(shí)顯示脈搏數(shù)，簡(jiǎn)小便捷。當(dāng)通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊連接PC機(jī)時(shí)，系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)實(shí)時(shí)脈搏信號(hào)監(jiān)測(cè)和記錄系統(tǒng)。
[0040]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于AVR和無(wú)線傳輸?shù)拿}搏監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，包括: 脈搏采集模塊，通過(guò)脈搏傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)脈搏； 信號(hào)處理模塊，將脈搏信號(hào)進(jìn)行濾波、放大和整形處理后輸入控制器； 控制器，用于將脈搏數(shù)據(jù)處理分析后輸入顯示模塊和上傳給PC機(jī)； 顯示模塊，用于顯示控制器輸入的脈搏數(shù)據(jù)； 無(wú)線發(fā)射模塊和無(wú)線接收模塊，用于實(shí)現(xiàn)控制器和PC機(jī)之間的無(wú)線通訊； PC機(jī)，用于將脈搏信號(hào)顯示、記錄、存儲(chǔ)和處理； 所述脈搏傳感器采用指套容積式光電傳感器，容積式光電傳感器包括紅外接收二極管和紅外發(fā)射二極管，紅外接收二極管和紅外發(fā)射二極管相對(duì)擺放； 所述信號(hào)處理模塊包括濾波電路、放大電路和波形整形電路； 所述濾波電路為壓控電壓源有源二階低通濾波器電路，包括兩個(gè)RC濾波電路和同相比例放大電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AVR和無(wú)線傳輸?shù)拿}搏監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述放大電路為同相放大電路。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AVR和無(wú)線傳輸?shù)拿}搏監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述控制器采用Atmega8515系列的微控制器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AVR和無(wú)線傳輸?shù)拿}搏監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述無(wú)線發(fā)射模塊和無(wú)線接收模塊為CCl 100系列芯片。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AVR和無(wú)線傳輸?shù)拿}搏監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述顯示模塊為數(shù)碼管顯示屏。
【文檔編號(hào)】A61B5/02GK205667544SQ201521116776
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日
【發(fā)明人】蔡力堅(jiān)
【申請(qǐng)人】南京信息工程大學(xué)