一款基于WIFI傳輸的便攜式體征信息監測系統設計

摘要：介紹一款采用無線WIFI傳輸的便攜式體征信息監測系統。該系統利用STC89S52單片機及DS18B20溫度傳感器、HK2000B型壓電式脈搏傳感器等模塊采集生理體征信息，通過HLK—WIFIM03進行無線傳輸，結合用戶Android設備終端進行數據顯示及反饋。采用人機友好交互界面進行體征信息管理，可實現遠程體征信息監測、分析、警報等功能，具有低功耗、使用方便、操作簡單等特點，應用前景廣闊。

關鍵詞：體征參數;WIFI;Android;監測系統

隨著時代的發展，人們開始越發地關注自身和家人的健康保健問題，然而目前市場上已有的針對個別生命體征的監測儀器，由于其普遍操作繁瑣，專業性過強，信息顯示單一及針對性不強等特點，始終無法在市場中得到推廣。在此介紹一款基于智能系統，簡約便利，具有低功耗、使用方便、操作簡單等特點的生命體征監測系統。

此款監測系統在集成實時監測體溫脈搏等多項生命體征的同時，結合當下快速普及的Android智能系統，將最大化減少使用者的操作過程。用戶僅需通過簡單設置便可通過智能軟件在隨身設備上直觀地實現對多項生命體征信息的實時動態，抑或間隔性監測，又可針對設定值對超標體征進行報警。同時，智能終端軟件還可針對數據進行優化整理，建立個人體征信息數據庫，針對個體情況作出分析，對個人健康提出合理化建議。

1 總體結構與工作原理

系統基于安全、可靠，使用方便、經濟等原則，采用模塊化設計思想。采集部分基于STC89S52單片機為核心，運用溫度傳感器DS18B2 0、HK2000B型壓電式脈搏傳感器等模塊采集生理體征信息，經過濾波放大，數字化處理后由HLKWIFIM03模塊通過無線傳輸至服務器，而后推送至用戶終端進行顯示。系統總體原理框圖如圖1所示。

2 系統設計

2.1 硬件電路設計

2.1.1 脈搏檢測模塊設計

心室周期性的收縮和舒張導致主動脈的收縮和舒張，使血流壓力以波的形式從主動脈根部開始沿著整個動脈系統傳播，這種波稱為脈搏波。脈搏波所呈現出的形態、強度、速率和節律等方面的綜合信息，很大程度上反映出入體心血管系統中許多生理病理的血流特征。

考慮到產品價格和所需精度的要求，本模塊選擇了合肥華科電子技術研究所研制開發的基于聚偏氟乙烯壓電膜的HK-2000B型集成化脈搏傳感器，它采用高度集成化工藝將力敏元件(PVDF壓電膜)、靈敏度溫度補償元件、感溫元件、信號調理電路集成在傳感器內。壓電式原理采集信號，模擬信號輸出，輸出完整的脈搏波電壓信號，該產品主要應用于無創心血管功能檢測、妊高征檢測、中醫脈象診斷等。脈搏采集部分主要構成如圖2所示。

脈搏傳感器輸出的模擬信號電壓范圍是-0.1～0.6V，為消除負號，滿足后級單端輸入A/D轉換器的需要，設計了電壓抬升電路如圖3所示。

經傳感器輸出的脈搏信號頻率很低，極容易引入干擾，這些干擾有來自50 Hz的工頻干擾，有來自肌體抖動、精神緊張帶來的假象信號等。由于人的脈搏頻率在0.1～70 Hz之間，為了不把有效的信號過濾掉，將低通濾波器的截止頻率設為100 Hz，濾除系統的干擾，包括電壓抬升引入的干擾以及工頻干擾等，并把信號傳輸到A/D轉換器中為下一步的模數轉換做準備。

MAX187是12位逐次逼近式串行A/D轉換芯片，轉換速度快，耗電量少。與單片機連接時采用3線接口的數據串行方式，MAX187與STC89S52單片機的接口電路如圖4所示。

STC89S52的P3.0、P3.1、P3.2腳分別與MAX187的SCLK、CS、DOUT端連接，通過控制MAX187的串口時序，完成A/D連續轉換的讀寫操作。電源需要進行去耦合處理，典型接法是用一個4.7μF電容和一個0.1μF電容并聯。當使用內部4.096 V參考電壓方式時，4腳接一個4.7μF的退耦電容。此時輸入模擬信號的電壓范圍為0～4.096 V，如果模擬輸入電壓不在這個范圍要外加電路進行電壓范圍的變換。