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基于Android低功耗移动心电监控系统的设计方案
(2025年6月17日更新)

1.引言

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随着当前的信息技术和医疗技术TI中国官网随着治疗水平的不断发展和人们生活水平的不断提高,越来越多的人对个人和家庭保健提出了更高的要求,希望随时了解自己的健康状况,尽快发现疾病,解决问题。目前传统的Holter系统体积大,使用不便的缺点也给人们的日常使用带来了极大的不便。因此,利用最新的无线传感器网络和微处理器技术,设计一个具有长期在线和无线移动监控能力的移动心电图信息采集监控系统,具有较高的实用价值和市场潜力。

本文通过研究人体心电信号的主要特点和实际监控应用需求,设计开发了一套无线传感心电信息监控系统,通过嵌入内衣智能电极采集心电信号,通过标准蓝牙无线数据网络将心电数据发送到移动设备Android智能监控终端存储、管理和分析接收数据。

2.系统设计的总体结构

系统的整体结构框图包括嵌入内衣的心电图导线、智能电极信号处理电路模块、配备蓝牙的智能Android智能电极信号处理模块包括模拟信号调理电路、微处理器电路和无线蓝牙网络模块,可以在模块上扩展温度传感器和血氧探头,从而扩展生命健康监测参数。

图1 整个系统结构

该系统首先将嵌入内衣的导联电极采集的心电信号发送到智能电极中的信号处理电路模块,通过模拟信号调理电路进行滤波放大。

经调理后的信号A/D将转换送到主控微处理器进行分析和预处理。然后通过无线蓝牙网络通过无线信道送给配备蓝牙的智能蓝牙Android诊断、分析和监控显示终端应用程序。当发现异常时,终端应用程序发出警报,并通过移动互联网将结果发送到远程医疗中心。

由于智能电极中的模拟信号调节电路不是系统设计的关键部分,本文主要关注数据分析预处理、无线蓝牙通信和Android介绍终端应用程序设计。

3.智能电极控制软件设计

本系统采用TI公司MSP430G2553超低功耗微处理器构建中心处理单元。MSP430单片机功耗低,支持快速休眠,节省大量系统能耗,工作性能稳定。G2553型单片机采用自主设计的危急特征提取算法,能满足设计要求。

智能电极控制软件流程图。

图2 智能控制软件流程图

主要过程是在信号调节电路预处理心电图模拟信号后,超低功耗微处理器内置10位AD转换模块(采样精度为3mV)采样周期为5ms,将转换后的数据提高8位,然后与异步串口(UART)蓝牙模块通过无线蓝牙网络发出。

TI公司被热门关注的产品型号
OPA2670:放大器
TI 具有电源控制功能的单端口、高输出电流 VDSL2 和 PLC 线路驱动器
SN65LBC182:接口
TI 半双工、15kV ESD、1/4 UL 收发器
TPS62065-Q1:电源管理
TI 采用 2x2 SON 封装的 3MHz、2A 汽车级降压转换器
OPA2172:放大器
TI Dual, 36-V, 10-MHz, low-power operational amplifier
MSP430FR5847:微控制器 (MCU) 和处理器
TI 具有 32KB FRAM、1KB SRAM、12 位 ADC、比较器、DMA、UART/SPI/I2C 和计时器的 16MHz MCU
SN74VMEH22501:逻辑和电压转换
TI 具有三态输出的 8 位通用总线收发器和两个 1 位总线收发器
TPS25942L:电源管理
TI 具有反向电流阻断和闭锁故障响应功能的 2.7V 至 18V、42mΩ、0.6A 至 5.2A 电子保险丝
OPA375:放大器
TI 单路、5.5V、10MHz、低噪声 (4.6nV/√Hz)、68mA 输出电流、RRO 运算放大器
TPS51275B:电源管理
TI 具有 Out-of-Audio 模式的 5.5V 至 24V 双路同步降压控制器
SN54AHCT00:逻辑和电压转换
TI 具有 TTL 兼容型 CMOS 输入的军用 4 通道、2 输入、4.5V 至 5.5V 与非门
DS10CP152:接口
TI 1.5Gbps 2x2 LVDS 交叉点开关
OPA205:放大器
TI 具有低输入偏置电流的低噪声精密轨至轨双极运算放大器
TCA9406:接口
TI 具有内部上拉电阻器的 2 位双向 1MHz I2C/SMBus 电压电平转换器
DAC43608:数据转换器
TI 采用微型 QFN 封装的 8 位、8 通道、I2C、电压输出 DAC
MSP430FG4616:微控制器 (MCU) 和处理器
TI 具有 92KB 闪存、4KB SRAM、12 位 ADC、双通道 DAC、DMA、3 个运算放大器和 160 段 LCD 的 8MHz MCU
TPS5431:电源管理
TI 5.5V 至 23V 输入 3A 500kHz 降压转换器
SN74AUP1T97:逻辑和电压转换
TI 单电源电压转换器
SMJ320C6701:微控制器 (MCU) 和处理器
TI 军用级 C67x 浮点 DSP - 陶瓷封装
PCI2050B:接口
TI PCI 至 PCI 桥接器
ESDS304:接口
TI 适用于 USB 和以太网且具有 12A 8/20us 浪涌额定值的四路 2.3pF、3.6V、±30kV ESD 保护二极管
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