基于ZigBee無線傳輸技術的電子聽診器

摘要：設計一種基于ZigBee無線傳輸技術的實用電子聽診器，能夠采集和處理人體心音數據，并將處理后的數據通過無線傳輸方式發送出去，接收端通過USB通信接口將數據傳輸到上位機進行實時顯示。該設計運用MEMS麥克風采集心音信號，前置放大和濾波端提供信號放大和濾波等調理功能。無線傳輸模塊采用TI公司的集成無線收發芯片CC2530。
關鍵詞：無線傳輸；ZigBee；CC2530；電子聽診器

引言
聽診器是醫生進行疾病診斷必不可少的工具，它能夠獲取心臟瓣膜震動的聲音數據，是醫生進行初步診斷的得力助手，在臨床醫療中發揮著重要的作用。但是，傳統的聽診器存在著信息量少、干擾大、聽診范圍小等缺點，醫生在對病人聽診時也面臨著被傳染的風險。隨著電子技術和無線傳輸技術的發展，遠程醫療和身體狀態實時監控正成為現代醫療發展的主要趨勢，各種基于藍牙傳輸協議的多功能的電子聽診器紛紛被設計出來，投入到市場應用當中。但是藍牙傳輸技術也存在著通信距離短、復雜度高、功耗高、成本高等缺點。本文對傳統聽診器進行改造，引入基于ZigBee協議的無線電子通信技術，設計出一款可以對人體心音數據進行實時采集、處理和無線收發的電子聽診器，從而以較低的功耗擴大了聽診范圍，降低了醫生在聽診時被病人傳染的機率。

1 ZigBee協議的優勢
ZigBee是一種近距離、低復雜度、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術，工作在2．4 GHz ISM免費頻段，主要適合自動控制、傳感、監控和遠程控制等領域，同時也支持地理定位功能。ZigBee聯盟在制定ZigBee標準時，采用了IEEE 802．15．4作為其物理層和媒體接入層規范。在其基礎之上，ZigBee聯盟制定了數據鏈路層(DLL)、網絡層(NWK)和應用編程接口(API)規范。同藍牙技術相比較，ZigBee技術在功耗、傳輸距離和設備成本等方面均存在著明顯的優勢。ZigBee與藍牙傳輸協議各參數比較如表1所列。

2 系統整體設計思路
無線電子聽診器的結構框圖如圖1所示。采用麥克風來獲取人體心音信號，并轉換成模擬的電信號。經過放大和濾波處理后，信號送入到主控模塊進行A／D轉換，將模擬信號轉換成數字信號。主控模塊通過無線收發模塊將轉換完成的數字信號并發送出去。電源模塊則負責為
各個模塊供電。接收端采用深圳無線龍通信科技有限公司設計的C51RF～CC2530-PK無線ZigBee網絡開發平臺。它通過USB同上位機相連，向上位機傳遞其接收到的數據，用于顯示和分析處理。系統分為軟件和硬件兩部分：硬件部分包括信號調理、數據采集處理、無線傳輸、無線收發和電源模塊；軟件部分包括Firmware中的軟件和上位機軟件。