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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10月19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
CC430F5145:无线连接
TI 具有 10 位 ADC、16kB 闪存和 2kB RAM 的 16 位超低功耗 CC430 低于 1GHz 无线 MCU
TPS82673:电源管理
TI 采用 MicroSiP 封装的 600mA 完全集成式低噪声降压转换器
TLC6C5712-Q1:电源管理
TI 汽车类 12 位恒流 LED 灌流驱动器
CDCM7005:时钟和计时
TI 高性能、低相位噪声、低偏移的时钟同步器(使参考时钟与 VCXO 同步)
UCC21520:电源管理
TI 5.7kVrms, 4A/6A dual-channel isolated gate driver w/ dual input, disable pin, 8V UVLO in DW package
SN74AHCT138:逻辑和电压转换
TI 3 线至 8 线解码器/多路解复用器
SN74LVTH2245:逻辑和电压转换
TI 具有三态输出的 3.3V ABT 八路总线收发器
CSD96497Q5MC:电源管理
TI 采用 DualCool 封装的 65A 同步降压 NexFET 智能功率级
TPS62097:电源管理
TI 采用 HotRod 封装并具有可选开关频率的 2A 降压转换器
SN74HC32:逻辑和电压转换
TI 4 通道、2 输入、2V 至 6V 或门
XTR101:放大器
TI 高精度、低漂移 4-20mA 两线制发送器
THS4131:放大器
TI 全差分输入/输出低噪声放大器
CSD17579Q5A:电源管理
TI 采用 5mm x 6mm SON 封装的单路、13.3mΩ、30V、N 沟道 NexFET 功率 MOSFET
JFE2140:放大器
TI 双路、超低噪声、低栅极电流、音频、N 沟道 JFET
UC1823A:电源管理
TI 高速 PWM 控制器
SN74ALS157A:逻辑和电压转换
TI 四路 2 选 1 数据选择器/多路复用器
REF6241:电源管理
TI 具有集成缓冲器和使能引脚的 4.096V、3ppm/°C 高精度电压基准
THS6214:放大器
TI 高速双端口差分 DSL 线路驱动器放大器
INA233:放大器
TI 具有警报功能的 36V、16 位、超精密 I2C 和 PMBus 输出电流/电压/功率/能量监控器
MSP430FR4133:微控制器 (MCU) 和处理器
TI 具有 16KB FRAM、2KB SRAM、10 位 ADC、LCD、UART/SPI/I2C、红外逻辑和计时器的 16MHz MCU
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