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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8月2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
DRV8462:电机驱动器
TI 具有智能调优、失速检测和自动扭矩功能的 65V、5A 双路 H 桥步进电机驱动器
SN74HC4851-Q1:开关与多路复用器
TI 具有注入电流效应控制功能的汽车类 5V、8:1、单通道模拟多路复用器
SN74LVC1G14:逻辑和电压转换
TI 具有施密特触发输入的单路 1.65V 至 5.5V 反相器
ULN2002A:电源管理
TI 支持 CMOS 输入电压的 50V、7 通道达林顿晶体管阵列
SN74LV374A:逻辑和电压转换
TI 具有三态输出的八路边沿触发式 D 型触发器
HDC3020-Q1:传感器
TI Automotive 0.5% RH digital humidity sensor, 0.19% long-term drift, 400 nA, 4-sec response time
BQ25601D:电源管理
TI 具有电源路径、USB 检测和 OTG 的 I2C 单节 3A 降压电池充电器
SN74HCT373:逻辑和电压转换
TI 具有三态输出的八路透明 D 型锁存器
MSP430FR6047:微控制器 (MCU) 和处理器
TI 具有 256KB FRAM、LCD、12 位高速 8MSPS Σ-Δ ADC 和集成传感器 AFE 的 16MHz MCU
WL1831MOD:无线连接
TI WiLink 8 工业 Wi-Fi、蓝牙和蓝牙智能(低功耗)模块
SN74LVTH162245-EP:逻辑和电压转换
TI 具有三态输出的增强型产品 3.3V Abt 16 位总线收发器
MSP430F4794:微控制器 (MCU) 和处理器
TI 具有 4 个 Σ-Δ ADC、160 段 LCD、60KB 闪存和 2.5KB RAM 的 16MHz 单相位计量 MCU
TPS61177A:电源管理
TI 适用于笔记本和平板电脑显示屏的 WLED 驱动器
LP324-N:放大器
TI Quad, 32-V, 100-kHz, low Iq (21-μA/ch) op amp with 0°C to 70°C operation
OPA858-Q1:放大器
TI 具有 FET 输入的汽车类 5.5GHz 增益带宽、解补偿跨阻放大器
TPS62040:电源管理
TI 效率为 95%、静态电流为 18uA、采用 MSOP-10 封装的 1.2A 可调节降压转换器
CC3235MODS:无线连接
TI 具有 256kB RAM 闪存的 SimpleLink 32 位 Arm Cortex-M4 双频带 Wi-Fi CERTIFIED 无线模块
TPS62293-Q1:电源管理
TI 具有 1.8V 固定输出电压的汽车类 2.3V 至 6V、2.25MHz 固定频率 1A 降压转换器
TPA3130D2:音频
TI 支持无滤波器操作的 15W 立体声、30W 单声道、4.5V 至 26V 电源电压、模拟输入 D 类音频放大器
SN54ALS161B:逻辑和电压转换
TI 同步 4 位二进制计数器
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