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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5月1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
TPS659038-Q1:电源管理
TI 具有 7 个降压转换器和 11 个 LDO、适用于 ARM Cortex-A15 处理器的汽车类 3.135V 至 5.25V PMIC
TL5001M:电源管理
TI 具有宽输入范围、基准容差为 ±5%、工作温度范围为 –55°C 至 125°C 的 PWM 控制器
UC1625-SP:电机驱动器
TI 航天级 (QMLV) 三相含传感器梯形控制 BLDC 栅极驱动器
SN54HC4002:逻辑和电压转换
TI 军用 2 通道、4 输入、2V 至 6V 或非门
ADS6129:数据转换器
TI 12 位、250MSPS 模数转换器 (ADC)
TPS51200-Q1:电源管理
TI 汽车类吸入/输出 DDR 终端稳压器
UC1875:电源管理
TI 相移谐振控制器
CD54HC244:逻辑和电压转换
TI 军用 8 通道、2V 至 6V 缓冲器
TMS320F28069:微控制器 (MCU) 和处理器
TI 具有 90MHz 频率、FPU、VCU、256KB 闪存、CLA 的 C2000 32 位 MCU
MSP430F67621:微控制器 (MCU) 和处理器
TI 具有 3 个 Σ-Δ ADC、10 位 SAR ADC、LCD、64KB 闪存和 4KB RAM 的低成本多相位计量 SoC
PCM1789:音频
TI 113dB SNR 立体声 DAC
OPA340-EP:放大器
TI MicroAmplifier 系列增强型产品单电源轨到轨运算放大器
TL4050A:电源管理
TI 固定电压、0.1%、50ppm/°C 精密微功耗并联电压基准
OPA521:放大器
TI 2.5A 窄带线路驱动器
SN74LVC02A:逻辑和电压转换
TI 4 通道、2 输入、1.5V 至 3.6V 或非门
TM4C1232H6PM:微控制器 (MCU) 和处理器
TI 具有 80MHz 频率、256KB 闪存、32KB RAM、CAN 和 USB-D、采用 64 引脚 LQFP 封装、基于 Arm Cortex-M4F 的 32 位 MCU
SN74LVC1G02-EP:逻辑和电压转换
TI 增强型产品单路 2 输入、1.65V 至 5.5V 或非门
TPS53355:电源管理
TI 具有 Eco-Mode 的高效率 1.5V 至 15V、30A 同步 SWIFT 降压转换器
MSP430F6730A:微控制器 (MCU) 和处理器
TI 具有 3 个 Σ-Δ ADC、LCD、实时时钟、16KB 闪存和 1KB RAM 的单相位计量 SoC
CD74HC241:逻辑和电压转换
TI 具有三态输出的 8 通道、2V 至 6V 缓冲器
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