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基于Android低功耗移动心电监控系统的设计方案
(2026/9/25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
MSP430F5255:微控制器 (MCU) 和处理器
TI 具有 128KB 闪存、32KB SRAM、10 位 ADC、比较器、DMA 和 1.8V 双电源 I/O 的 25MHz MCU
CD4504B-MIL:逻辑和电压转换
TI 用于 TTL 到 CMOS 或 CMOS 到 CMOS 操作的 CMOS 六路电压电平转换器
SN54AHCT86: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 XOR(异或)门
UCC3803:电源管理
TI 具有 4.1V/3.6V UVLO 和 100% 占空比、工作温度范围为 0°C 至 70°C 的 12V、1A 低功耗 BICMOS 1MHz 电流模式 PWM
SN65LVDS348:接口
TI 具有 4V 至 5V 共模范围的四路 LVDS 接收器
DS250DF210:接口
TI 25Gbps 多速率 2 通道重定时器
TVS2701:接口
TI 27V 双向平缓钳位浪涌保护器件
ADC101S051:数据转换器
TI 配备 SPI 的 10 位、500kSPS、单通道 SAR ADC
UCC28712:电源管理
TI 具有 PSR、谷底开关、NTC 选项和 150mV 电缆补偿功能的恒压、恒流 PWM
SN74AS244A:逻辑和电压转换
TI 具有三态输出的 8 通道、4.5V 至 5.5V 双极缓冲器
SN74F175:逻辑和电压转换
TI 具有清零端的四路 D 型触发器
SN74ABTH32316:逻辑和电压转换
TI 16 位三端口通用总线交换器
TPS22992:电源管理
TI 具有可调节上升时间和可调节快速输出放电功能的 5.5V、6A、8.7mΩ 负载开关
TM4C123GH6PM:微控制器 (MCU) 和处理器
TI 具有 80MHz 频率、256KB 闪存、32KB RAM、2 个 CAN、RTC 和 USB、采用 64 引脚 LQFP 封装、基于 Arm Cortex-M4F 的 32 位 MCU
TRS3232E:接口
TI 具有 +/-15kV IEC-ESD 保护的 3V 至 5.5V 双通道 250kbps RS-232 线路驱动器/接收器
TLC1542:数据转换器
TI 10 位、38kSPS ADC,串行输出、片上系统时钟、11 通道,具有 0°C 至 70°C 温度范围
AM26LS33A:接口
TI 四路差分线路接收器
LM3405A:电源管理
TI 具有内部补偿功能的 1.6MHz、1A 恒流降压型 LED 驱动器
TPS54386-Q1:电源管理
TI 汽车类 4.5V 至 28V、600kHz 固定频率双路 3A 降压转换器
OPA2237:放大器
TI 双路单电源运算放大器 MicroAmplifier 系列
  • 集成电路(IC) > 逻辑 > 门和反相器 - 多功能,可配置
  • 集成电路(IC) > 接口 > 模拟开关,多路复用器,解复用器
  • 集成电路(IC) > 电源管理(PMIC) > 稳压器 - DC-DC 开关稳压器
  • 数据采集 - 模拟前端(AFE)
  • 集成电路(IC) > 嵌入式 > 微控制器
  • 开发板,套件,编程器 > 评估板 > 评估和演示板及套件
  • 传感器,变送器 > 磁性传感器 > 线性、罗盘(IC)
  • 逻辑 - 缓冲器,驱动器,接收器,收发器
  • 传感器,变送器 > 温度传感器 > 模拟和数字输出
  • 集成电路(IC) > 线性 > 放大器 > 仪器,运算放大器,缓冲器
  • 集成电路(IC) > 逻辑 > 门和反相器
  • 集成电路(IC) > 电源管理(PMIC) > PFC(功率因数校正)
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