基于AT89C2051和InRF401的無線監測系統

基于單片機AT89C2051和InRF401的呼吸暫停無線監測系統，實現了呼吸暫停監測的無線化和可移動性，并且能對患者是否出現過呼吸暫停以及暫停次數進行方便、有效的監測。該系統充分利用了nRF40l單片無線收發芯片和AT89C205l單片機內核，在體積、重量、操作簡單性等方面都取得了很大突破;另外采用了一種高效的呼吸信號新型采集方法，使信號處理更加簡單、準確。該系統能在基本不影響人們睡眠的狀況下進行有效的呼吸監測，將監測結果提供給醫生并作為醫療參考，以能夠給被測病人提供個性化治療方案。

　　引言

　　目前醫生在診斷睡眠呼吸暫停癥時常使用夜間睡眠呼吸多項生理監測儀，記錄一整夜的睡眠周期，其中包括呼吸暫停以及呼吸變淺的次數、型態、缺氧指數、次數、心電圖的變化、口鼻腔氣流、胸腹部呼吸運動、耳垂血氧等信號的記錄、打鼾次數等情形。雖然這些儀器測量較準確，但需要在身上配戴多種儀器，也必須在特定的醫院中由專業人士操作才能進行測量，非常不方便，并且也容易影響患者的睡眠，所以不適合做長期的監測。并且這樣的儀器價格昂貴，患者更不會買來在家庭使用。針對上述缺點，設計了本套無線監測系統，本系統使用簡單、基本不影響睡眠、價格低廉;適合在居家睡眠環境下做長期自測和與醫生進行醫療遠程互動，以達到幫助醫生了解患者病情的目的。

　　1 系統設計概述

　　本系統采用433MHz的無線收發芯片。nRF401，外圍電路很少，并且不需要對數據進行曼徹斯特編碼，只需利用單片機來控制該收發芯片的工作過程。利用數字溫度傳感器DSl8820進行呼吸信號提取，然后利用由單片機控制的無線收發系統的發射部分將提取出的呼吸信號發射出去;經過接收模塊，將接收到的呼吸信號傳送到單片機中進行處理，從而將呼吸暫停出現的次數顯示出來。原理框圖如圖1所示。

　　2 呼吸信號提取和無線收發

　　2.1 呼吸信號提取電路的選擇

　　首先想到的是采用壓力法，但由于口、鼻腔處的壓力變化很微弱，并且弱壓傳感器的靈敏度很高，容易受各種因素的影響，造成誤動作，故壓力法不宜采用。我們知道人的呼吸是通過鼻子或嘴，所以在鼻子和嘴巴附近可以放置多個溫度傳感器，通過溫度的變化將呼吸信號提取出來，而作為數字溫度傳感器的DSl8820就能滿足此要求。

　　DSl8B20是DALLAS公司生產的一線式數字溫度傳感器，具有3引腳TO-92小體積封裝形式;溫度測量范圍為-55℃～+125℃，可編程為9位～12位A/D轉換精度，測溫分辨率可達0.0625℃，被測溫度用符號擴展的16位數字量方式串行輸出;其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產生;多個DSl8820可以并聯到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DSl8820通信，占用微處理器的端口較少，可節省大量的引線和邏輯電路，其應用電路如圖2所示。

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