基于JN5139的無線傳感器網絡體溫脈搏監測系統

摘要：提出一種支持體溫與脈搏監測的ZigBee無線傳感器網絡系統。采用傳感器終端、無線路由器和基站3類基于JN5139微控制器的節點設備，通過網絡定時收集現場測得的多路體溫和脈搏參數，利用計算機進行集中存儲和管理。該系統具有精度高、連通性好、可擴展性強、功耗低等特點。
關鍵詞：ZigBee；無線傳感器網絡；JN5139；體溫監測；脈搏監測

引言
體溫和脈搏是反映人體健康狀況的重要生理指標，對病人的這些生理指標進行連續監測，可為疾病的正確診療提供重要依據。隨著傳感器技術、嵌入式計算技術和無線通信技術的發展，基于無線傳感器網絡的生命體征監測系統受到越來越多的關注。其中，基于普通射頻芯片和自定義傳輸協議的系統具有實現簡單和成本較低的優點，缺點是可靠性較低、通用性較差；基于Bluetooth協議的系統數據傳輸率較高，但作用距離短，功耗高，組網能力弱；ZigBee作為建立在IEEE 802．15．4通信標準之上的低速無線個域網(Low-Rate Wireless Personal Net-
work，LR-WPAN)協議規范，構成的系統具有復雜度低、功耗低、可靠性高、組網能力強等優點，成為本領域應用研究的熱點。
本文提出一種支持體溫與脈搏監測的ZigBee無線傳感器網絡系統，可通過網絡定時收集現場測得的多路體溫和脈搏參數，并利用計算機進行集中存儲和管理，提高了病情監測的效率和質量。該系統具有可靠性高、可擴展性強、功耗低、成本低等優點。

1 監測系統總體結構
監測系統包括傳感器終端、無線路由器和基站共三類節點設備，以自組織方式構成ZigBee網狀無線傳感器網絡，如圖l所示。傳感器終端負責檢測體溫和脈搏，檢測結果通過各自的父節點路由器發送到基站。基站借助上位監控軟件對收到的數據進行存儲和顯示，并可根據用戶需要顯示網絡結構及設備當前狀態，設置采樣周期及報警門限，輸出反映病情變化的記錄報表和歷史曲線。

2 節點硬件結構
2．1 JN5139無線微控制器
ZigBee節點設備的硬件實現方案主要分為兩大類：一類是將射頻收發器和微控制器分開，各使用1塊芯片，由用戶根據設備類(Coordin-ator、Router、End Device)和功能分別選型，實現最佳搭配；另一類是將兩者集成在一塊芯片上，可簡化設備硬件設計，提高系統的硬件可靠性。
JN5139是Jennic公司推出的第二代IEEE 802．15．4／ZigBee單片無線微控制器，內含32位RISC CPU、2．4GHz IEEE 802．15．4射頻收發器、192 KB ROM、96 KBRAM，以及豐富的并口、串口、定時器、A／D、D／A等接口資源。為提高產品電磁兼容性，將JN5139芯片、16 MHz
晶振、128 KB串行Flash存儲器、陶瓷天線等元器件整合成為通用模塊，以其為核心，配以相應的外設、協議棧和應用代碼，便可實現不同類型的ZigBee節點設備。