專利名稱：基于gsm的遠程心率監控系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于GSM網絡傳輸平臺的心率采集和遠程監控系統。
背景技術：
隨著我國社會老齡化的到來，城市中大量獨居老人的健康監護問題越來越突出。其中，心血管疾病是老年人疾病比例較高的病癥之一。由于其具有突發性和偶然性，嚴重者可能引起中風甚至危及生命。因此，在日常家居生活中，對患者的心電監護顯得尤為重要。傳統的采用有線方式，其缺點是容易受距離限制，擴展性較差
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種基于GSM的遠程心率監控系統，該系統以短消息的方式控制心率采集終端，可以方便、快捷地對患者的疾病進行有效監控。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為基于GSM的遠程心率監控系統，由采集終端、GSM網絡和監控終端組成，所述采集終端包括單片機、脈搏信號采集模塊、GSM模塊和電源電路，脈搏信號采集模塊和GSM模塊分別與單片機連接。所述脈搏信號米集模塊米用光電脈搏傳感器HKG-07B。所述單片機的型號為SPCE061A單片機。所述GSM模塊的型號為TC35I模塊。本實用新型的有益效果在于本實用新型與傳統的采用有線方式的心電監護方案相比，采用現有的GSM無線網絡方案更具有優勢該網絡覆蓋面廣，不受距離限制，可以實現任何時間任何地點的漫游；網絡接入靈活，擴展性好。由于采用了采集終端和監控終端結合的方式，完成了個人心率參數的無線傳輸和語音提示功能。整個系統具有通用性，可以擴展到對人體其他生理參數的監控。該裝置成本低廉，操作方便，非常適合家庭個體使用，在家庭監護領域具有較好的實用價值。
以下結合附圖
和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。圖I為本實用新型的結構原理圖；圖2為GSM模塊與單片機硬件連接圖；圖3為電源電路圖；圖4為米集終端流程圖。
具體實施方式
如圖I所示，基于GSM的遠程心率監控系統，由采集終端、GSM網絡和監控終端組成，所述采集終端采用光電脈搏傳感器HKG-07B對人體的脈搏信號進行采集，調理后輸出的信號由單片機SPCE061A完成數據計算，存儲，顯示和語音播報，根據計算得到的心率值，通過TC35I模塊以短消息的方式向監控終端完成遠程報警。采集終端完成將脈搏信號進行采集，分析和處理功能。采用臺灣凌陽公司推出的16位單片機SPCE061A為核心控制器。該控制器內集成了 7通道10位ADC模塊、32k字Flash、聲音模-數轉換器輸入通道內置麥克風放大器，特別適合語音信號的處理。無線通信GSM模塊采用西門子公司推出的TC35I，以短消息的形式實現數據傳輸。監控終端的主要功能是確知被監控對象的健康狀況以及提醒其按時用藥或者就醫。根據實際情況，自帶GSM模塊的終端采用兩種設備一種是手機，用戶可以直接通過手機發送和接收短信實現監控；一種是自帶GSM模塊的PC機，利用PC強大的處理能力對脈搏采集數據進行存儲、分析，確定監控對象的健康狀況。系統的具體工作原理是采集終端的脈搏傳感器采集到脈搏信號后，輸出模擬的電壓信號，通過單片機SPCE061A定時啟動A/D轉換完成脈搏電壓信號的數字化，接著處理該數據后得到脈搏值，并用語音的方式播報并提醒使用者是否需要就醫或者吃藥，然后存·儲相關數據，最后將脈搏信息通過TC35I模塊告知監控終端。監控終端可以是一個或者多個，根據收到的短消息，確定用戶的健康狀況，然后以短信或者電話的方式告知提醒對方。脈搏信號采集模塊脈搏傳感器的精度、靈敏度、抗干擾能力及安裝方式決定了脈搏測量精度，因此采用紅外脈搏傳感器HKG-07B。該結構采用透射式接收光的方式，利用特定波長紅外線對手指血管末端血液微循環產生的血液容積變化的敏感特性檢測，由心臟的跳動引起手指指尖的血容積發生相應的變化量得到脈搏信號波形。脈搏信號經過放大、調理電路、幅度調整、基線調整電路輸出完整的脈搏波模擬電壓信號。該信號直接通過IOAl口連接到單片機SPCE061A，由SPCE061A完成后續的處理。GSM模塊接口電路GSM模塊的應用主要涉及到GSM模塊、單片機SPCE061A以及PC機之間的接口通信問題。西門子的TC35i是一個支持中文短信息的工業級GSM模塊，工作在GSM900和GSM1800雙頻段，通過AT命令可雙向傳輸指令和數據。TC35i采用串口通訊的方式，可實現波特率為300b/s 115kb/s。由于TC35i數據接口的工作電平與單片機SPCE061A不兼容，因此采用美信公司的電平轉換芯片MAX3232將COMS電平轉換成TTL電平，實現與單片機的串口通信。具體的接口電路如圖2所示。TC35i模塊的串口數據發送管腳TXD_TC35和接收管腳RXD_TC35，單片機SPCE061A的串口數據發送管腳I0B10和接收管腳I0B7，分別連接到MAX3232對應的管腳即可實現不同數據率的數據通信。另外，通過標準RS232連接插頭，可實現單片機SPCE061A或者TC35i模塊與PC機的通信。外圍電路單片機SPCE061A系統的外圍電路主要實現語言播報、時間提示和存儲功能。SPCE061A利用A/D轉換器的一路通道對MIC-IN輸入語音信號進行采樣處理，通過DACl通道將音頻信號輸出送入音頻輸出電路經放大輸出語音信號。利用I0B[1. . 3]管腳以SPI接口與時鐘芯片DS1302進行同步通信。IOBl連接復位/片選線@ ,通過置砰f高電平來啟動所有的數據傳送；I0B2連接串行時鐘線SCLK，控制數據的輸入和輸出；I0B3連接雙向數據線1/0，實現數據的傳輸。另外選擇ATMEL公司提供的大容量的EEPROM芯片ATC2416(2KB)以滿足實際的存儲需要。利用I0B4管腳連接SCL時鐘控制端，I0B5管腳連接SDA數據輸入輸出口，完成I2C總線的串行傳輸。[0022]電源電路采集終端的電源電路為單片機、光電傳感器、外圍電路和TC35I模塊提供各自所需的電壓。系統中單片機SPCE061A的內核電壓要求為3. 3V，IO 口和外圍電路正常供電電壓要求為5V，TC35I的供電電壓為3. 3V 4. 8V，推薦值為4. 2V。為了達到上述供電要求，設計的電源電路如圖3所示。輸入電壓為9V-12V，一路由可調的芯片LM2941，通過Rl和R2組成的分壓反饋網絡降壓輸出4. 17V，給TC35I模塊供電。為了降低功耗，SPCE061A利用I0B16管腳控制芯片的開關；另一路由LM7805芯片降壓輸出5V(V_io)給SPCE061A的IO 口以及其他外圍電路供電，接著對5V(V-io)電壓降壓輸出3. 3v(V-MCU)給SPCE061A內核供電。軟件系統的采集終端主要是由單片機SPCE061A完成脈搏信號的采集，處理和向遠程監控終端發送數據的功能。其總體的軟件流程圖如圖4所示。系統上電后，首先進行整機初始化處理主要包括時鐘芯片DS1302、串口控制參數的設定和通過發送AT指令對TC35I的初始化。接著檢測按鍵，開始現場脈搏數據采集，計算，存儲和顯示。由于紅外脈搏傳感器HKG-07B采集的信號存在干擾噪聲，對數據進行遞推平均濾波有效的提高了準確度。最后根據計算的脈搏值是否超過設定的界限值，進行遠程監測。如果在正常的范圍內，回到采集數據，否則，現場語音報警并通過TC35I模塊以短消息的方式遠程報警。TC35I發短信報警時采用的是PDU模式，程序中預先定義好短信內容的PDU串，以實現中文短信的發送。當遠程監控終端是手機時，無需編寫軟件程序。當遠程監控終端是帶GSM模塊的PC機時，需要編寫上位機程序。為了更好的測試系統的性能，在PC機上使用虛擬儀器圖形編程軟件LabVIEWS. 6開發了人機交互界面軟件。軟件通過串行通信，對接收到的脈搏數據分析處理，實時顯示，保存數據，構建個人的健康數據庫。測試結果及分析為了驗證測試心率數據的正確性，使用采集終端得到同一個人在不同時刻的心率值，將海威格公司的電子血壓計H816測得結果作為參考值，比較二者的值，確定測試結果是否正確。具體的測試數據如下表所示。由表可以看到實測值與參考值相對誤差在2%以內，完全滿足實際的精度要求。另外，測試在設定不同范圍的心率報警閥值的情況下，查看監控端手機是否收到短信以及短信的內容。測試結果表明手機能夠收到報警時的心率值，且提醒其偏離正常范圍值。
權利要求1.基于GSM的遠程心率監控系統，其特征在于由采集終端、GSM網絡和監控終端組成，所述采集終端包括單片機、脈搏信號采集模塊、GSM模塊和電源電路，脈搏信號采集模塊和GSM模塊分別與單片機連接。
2.根據權利要求I所述的基于GSM的遠程心率監控系統，其特征在于所述脈搏信號采集模塊采用光電脈搏傳感器HKG-07B。
3.根據權利要求I所述的基于GSM的遠程心率監控系統，其特征在于所述單片機的型號為SPCE061A單片機。
4.根據權利要求I所述的基于GSM的遠程心率監控系統，其特征在于所述GSM模塊的型號為TC35I模塊。
專利摘要本實用新型公開了一種基于GSM的遠程心率監控系統，由采集終端、GSM網絡和監控終端組成。采集終端采用光電脈搏傳感器HKG-07B對人體的脈搏信號進行采集，調理后輸出的信號由單片機SPCE061A完成數據計算，存儲，顯示和語音播報功能。根據計算得到的心率值，通過TC35I模塊以短消息的方式向監控終端完成遠程報警，本實用新型完成了個人心率參數的無線傳輸和語音提示功能，整個系統通用性強，可以擴展到對人體其他生理參數的監控。該裝置成本低廉，操作方便，非常適合家庭個體使用，在家庭監護領域具有較好的實用價值。
文檔編號G08C17/02GK202723846SQ20122044526
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月4日 優先權日2012年9月4日
發明者鄭爭兵 申請人:陜西理工學院