一款基于WIFI傳輸?shù)谋銛y式體征信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1.2 體溫檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)

體溫模塊選用DALLAS公司生產(chǎn)的單總線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20，它體積小，便于貼身式檢測(cè)，輸出為數(shù)字量，使用方便。測(cè)量溫度范圍為-55～+125℃?？捎贸绦蛟O(shè)定為9～12位的分辨率。當(dāng)分辨率設(shè)置為12位時(shí)，轉(zhuǎn)換精度為±0.062 5℃。與單片機(jī)的連接電路如圖5所示。

DS18B20的內(nèi)部存儲(chǔ)器分為兩部分，一部分是包含8個(gè)連續(xù)字節(jié)的高速暫存RAM。溫度信息存放在前2個(gè)字節(jié)，其中溫度的低八位存放在第1個(gè)字節(jié)，高八位存放在第2個(gè)字節(jié)。TH、TL的易失性拷貝分別存放在第3、4個(gè)字節(jié)，結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝存放在第5個(gè)字節(jié)，這3個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)都會(huì)被刷新。第6、7、8個(gè)字節(jié)用于內(nèi)部計(jì)算。第9個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。另一部分是存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL以及結(jié)構(gòu)寄存器的非易失性的、電可擦除的E2ROM。DS18B20可以通過程序設(shè)置最高和最低報(bào)警溫度TH和耵TL，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的越線報(bào)警控制。

每次對(duì)DS18B20進(jìn)行讀寫之操作前都要先進(jìn)行復(fù)位(即初始化)，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后再發(fā)送RAM指令。

2.1.3 WIFI無線傳輸模塊

無線傳輸模塊部分我們采用的是海凌科(香港)有限公司推出的全新的第3代嵌人式Uart—Wifi模塊HLK—WIFI—M03(圖6所示)。Uart—Wifi是基于Uart接口的符合wifi無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式模塊，內(nèi)置無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.11協(xié)議棧以及TCP/IP協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口數(shù)據(jù)到無線網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)換。

5針：VDD接3.3V電源;8針：GND接地;6針：RXD接單片機(jī)TXD;7針：TXD接單片機(jī)RXD

首先，將WiFi模塊設(shè)置為透明傳輸模式，加入AP所在的局域網(wǎng)并與網(wǎng)內(nèi)服務(wù)器建立socket連接，此時(shí)socket可以看作通信雙方的“虛擬導(dǎo)線”。采集的體征信息可直接通過此“虛擬導(dǎo)線”透?jìng)髦练?wù)器。在服務(wù)器建立的軟件可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與分析，若出現(xiàn)越限情況，則服務(wù)器立即通過Internet將報(bào)警信號(hào)及用戶體征信息發(fā)送至用戶家人的手機(jī)或其他移動(dòng)設(shè)備，同時(shí)可以將報(bào)警信息發(fā)送至醫(yī)院，以便對(duì)病人進(jìn)行急救。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)在用戶終端上我們選用Android智能系統(tǒng)作為應(yīng)用平臺(tái)。Android是由谷歌(Google)和開放手機(jī)聯(lián)盟(OpenHandset Alliance)支持的一個(gè)手機(jī)軟件開發(fā)平臺(tái)，支持多種無線網(wǎng)絡(luò)連接方式，如GPRS、WiFi、藍(lán)牙等。通過這些方式，Android手機(jī)可以方便地通過無線網(wǎng)絡(luò)通信，訪問Internet和各種網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器。同時(shí)Android框架提供了對(duì)HTTP等通訊協(xié)議的支持。

Android應(yīng)用程序是以許多Android API組件為基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)的，下面是幾種主要的API組件：當(dāng)前活動(dòng)程序Activity是最常用的應(yīng)用程序組件，可以把Activity簡(jiǎn)單的理解成一個(gè)用戶所看到的屏幕，稱之為“活動(dòng)”。它主要用于處理程序的整體性工作，通過調(diào)用onCreate()、onStart()、onRestart()、onResume()、onStop()、onDestory()等方法來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行、暫停、停止等狀態(tài)。例如監(jiān)聽按鍵、觸摸屏等事件，指定圖像顯示View，啟動(dòng)其他Activitv。Android用Intent類實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)其他Activily，它調(diào)用startActivity(myIntent)方法觸發(fā)解析myIntent動(dòng)作，新的Activity接收到myIntent通知后，開始運(yùn)行，例如通過Activity的切換實(shí)現(xiàn)顯示布局的切換。ContentProvider類是一個(gè)特殊的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的類型，它實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與共享。Service是運(yùn)行在后臺(tái)的應(yīng)用程序組件，不直接與用戶交互。當(dāng)前活動(dòng)程序可以使用Context.

StartService()開啟一項(xiàng)后臺(tái)服務(wù)，還可以通過Context.bindService()與后臺(tái)服務(wù)通信。在Android的Java程序中，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的控件是通過事件處理的，需要指定控件所用的事件監(jiān)聽器。事件響應(yīng)部分代碼如下：

3 系統(tǒng)調(diào)試

首先對(duì)WIFI模塊進(jìn)行參數(shù)配置，使其工作于透明傳輸模式，隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。通過單片機(jī)對(duì)串口的寫操作命令將數(shù)據(jù)通過無線傳輸在手機(jī)界面上顯示出來。

然后對(duì)脈搏進(jìn)行校準(zhǔn)，將系統(tǒng)測(cè)得的人體脈搏數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)脈搏計(jì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果表明兩者誤差在±5 Hz。

最后進(jìn)行體溫的測(cè)試，通過對(duì)軟件、硬件的調(diào)試。在顯示界面得到一個(gè)溫度數(shù)據(jù)，然后和標(biāo)準(zhǔn)體溫計(jì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果表明兩者差異在±0.1℃。設(shè)定體溫高低閾值分別為38℃、35℃，當(dāng)給定的測(cè)試溫度為小于35℃或大于38℃時(shí)，用戶手機(jī)會(huì)自動(dòng)彈出報(bào)警提示界面。

體溫采集顯示如圖6所示，橫軸為軟件運(yùn)行時(shí)間，縱軸為體溫值。

心率采集顯示如圖7所示，根據(jù)時(shí)間進(jìn)行記錄并上傳至服務(wù)器。

4 結(jié)束語(yǔ)

此款監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在集成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)體溫、心率等多項(xiàng)生命體征的同時(shí)，結(jié)合當(dāng)下快速普及的手機(jī)智能系統(tǒng)，將采樣的體征信息通過WiFi網(wǎng)絡(luò)傳輸至信號(hào)處理中心，由信號(hào)處理中心對(duì)采樣信息進(jìn)行編譯和處理，形成一定的波形、數(shù)據(jù)結(jié)果，再由網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)狡浣邮斩?，結(jié)合用戶Andr oid設(shè)備終端進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示及反饋。采用人機(jī)友好交互界面進(jìn)行體征信息管理，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程體征信息監(jiān)測(cè)、分析、警報(bào)等功能，具有低功耗、使用方便、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。