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用S3C2410实现三导联远程心电监护系统

来源:21IC中国电子网/作者:张 石 董建威 王军辉 禹建喜 赵善国?? 2007年09月12日 ?? 收藏0

  2.2? 心电数据采集

  由于心电图信号的检测是属于强噪声背景下的超低频(0.5~100 Hz)微弱(0.1~5 mV)信号检测,具有微弱性、稳定性、低频特性和随机性等特点,故要求前置级应满足高输入阻抗、高共模抑制比(CMRR)、低噪声、低漂移和高安全性。微弱的心电信号受到来自人体内外的多种干扰,其特征被淹没在复杂的信号之中,为了使其特征突出,就有必要对其进行预处理。系统采用的心电信号采集原理如图3所示。其中前置级采用差动放大电路,其放大倍数为22.4倍;后级放大电路的放大倍数为37倍,则总放大倍数为828.8倍。

心电信号采集原理

图3? 心电信号采集原理

  由于心电信号为低频信号,因此在模拟电路上,设计截止频率为100 Hz的一阶低通滤波器来滤除高频干扰,采用二阶VCVS带阻滤波器来滤除50 Hz工频干扰。在数字处理上,为了抑制对心电信号影响较大的工频干扰和基线漂移,采用2 048点FFT对输入的一帧心电数据进行时域—频域的变换,然后去除0.5 Hz以下的低频和50 Hz的工频;同时为了抑制高频噪声和50 Hz倍频造成的干扰,又滤除了100 Hz以上的频率,然后再进行IFFT将此组数据变换回时域。

  2.3? 数据无线传输模块

  本系统为远程移动终端,涉及数据的无线传输,为实现此功能采用了Siemens公司的MC35模块,并移植了TCPIP协议栈和PPP协议,以完成心电数据的发送和诊断结果的接收。MC35是Siemens公司推出的第一款支持GPRS的GSM/GPRS模块,它体积小,易于集成到便携式手持终端中,支持VOICE、DATA、

FAX以及SMS等业务。处理器S3C2410通过异步串行通信接口与MC35相连,并通过AT命令对该模块进行控制和数据传输。

  在发送数据时,首先,应用层将采集到的心电数据提交给TCPIP协议栈;然后,TCPIP协议栈根据目的地址和端口将该心电数据封装成完整的IP数据报,再提交至PPP层;最后,该IP数据报经PPP层封装之后,通过串口逐字节地提交至MC35并发送。在接收数据时,MC35首先将接收的数据逐字节地提交至PPP层;经PPP层将分散的各字节重组成一帧完整的IP数据报之后,再提交至TCPIP层进行详细的处理,具体流程如图4所示。

  在开机初始化时要完成MC35的启动并登录移动梦网网关,建立与服务提供商的连接。一般在发送指令之前先要发送一条测试指令,以检测MC35的当前状态,该指令的格式为“AT\r”;在入网网关及流量控制等参数通过AT指令设置完成之后,便可通过服务编码99开始呼叫与服务提供商建立连接,指令格式为ATDT*99***1#\r\n。若在该指令执行之后给定的时间内返回CONNECT信息,则表明与服务提供商的连接建立成功;否则,表明拨号失败,无线传输功能无法正常启动。MC35成功登录移动梦网网关之后,将自动从命令模式切换到数据通信模式,且串口通信方式由原来的查询式变为中断方式。此时由系统主动发送一帧PPP请求信息,服务提供商接到该请求信息后主动发出询问帧,协商相关参数的设置。待服务参数及用户身份验证成功之后,服务提供商为系统分配一独立IP,至此便可认为GPRS成功上线。

GPRS无线数据传输流程

图4??GPRS无线数据传输流程

  GPRS成功上线后可以认为MC35主要处在两种工作状态:数据传输状态和空闲状态。在数据传输状态,MC35的峰值电流可达400 mA;在空闲状态一般为15 mA。另外,在空闲状态MC35还支持多种休眠模式。考虑到系统的功耗问题,启用了MC35的休眠功能。系统采用了MC35的休眠模式七。在该休眠模式下,电流一般为3 mA左右;MC35无论从串口还是从服务提供商接收到数据,都会立刻将MC35设置为正常模式,待数据传输结束之后自动进入休眠模式。该休眠模式的设置可以通过指令“AT+CFUN=7\r\n”来完成,且该指令必须在GPRS上线之后执行。这样在空闲状态下即可自动将MC35设置为休眠模式,将电流值从15 mA降到3 mA。在休眠指令执行前涉及MC35的状态切换,因为在执行该指令前MC35处在数据通信模式,所以要通过指令“+++”将其切换到命令模式之后再执行该休眠指令。在休眠指令执行之后还需通过指令“ATO\r”将MC35切换到数据通信模式;否则MC35会把将要发送的数据也当作指令来处理。


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ARM? S3C2410? 心电监护? 无线传输?

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