多生理參數(shù)的無線實時監(jiān)護系統(tǒng)設計

路由器是一種已知靜態(tài)節(jié)點，其坐標位置是固定的，可以提供坐標和RSSI值的信息包給終端設備。路由器軟件處理流程如圖9所示。

4．2 終端設備軟件設計
終端設備的軟件設計主要包括電源管理、體溫采集、脈率采集、脈搏波采集以及定位實現(xiàn)。為了降低終端設備的功耗，采用休眠一喚醒的機制。每隔10 s自動采集一次生理參數(shù)和定位信息，采集成功后通過CC2530的控制引腳關閉生理參數(shù)采集模塊。然后發(fā)送數(shù)據(jù)包給監(jiān)護系統(tǒng)終端，并使設備進入休眠，等待下一次采集事件的喚醒。終端設備軟件處理流程如圖10所示。
4．2．1 體溫采集程序
NTC熱敏電阻的特性方程為：

式中，RT和R0分別表示NTC在熱力學溫度為T和T0時的電阻值，單位為Ω；T0和T分別為介質的起始熱力學溫度和變化熱力學溫度，單位為K；B稱作B值，NTC熱敏電阻特定的材料常數(shù)。
由于B值同樣是隨溫度而變化的，因此這種方法只能以一定的精度描述額定溫度或電阻值附近的有限范圍。基于電阻／溫度關系表，由圖6體溫采集電路可得輸出電壓值V和NTC阻值的關系為：

式中，Vrel為ADC基準電壓，選擇為CC2530的AVDD5引腳值；ADC的分辨率設置為12位。結合式(2)，可得到各溫度點對應的A／D轉換后的數(shù)字量為：

程序中，首先根據(jù)式(3)和電阻／溫度關系，制定ADC值一溫度轉換表，為接下來的數(shù)據(jù)處理提供參考依據(jù)。體溫采集流程如圖11所示。其中，采用折半查找法可以提高查表的效率，基于分段的線性捅值是用直線段來擬合溫度曲線。在處理中，分段越細，擬合的曲線就越接近實際的溫度曲線，精度也就越高。

4．2．2 脈率采集程序
采用CC2530的16位定時器1的通道2進行脈率的采集，設置為輸入捕獲模式，上升沿觸發(fā)。同時，需要設置寄存器CLKCONCMD和T1CTL，使得定時器1的計數(shù)頻率為最小的1 953．125 Hz，避免計數(shù)器溢出。每次脈率信號的上升沿到來時，都將觸發(fā)一個捕獲事件，16位計數(shù)器的內容將被捕獲到相關的捕獲寄存器T1CC2L和T1CC2H中。將兩個連續(xù)的脈率信號對應的捕獲寄存器值相減，獲得脈率信號的時間間隔，再轉換為脈率。為了減小外部干擾造成的誤差，程序中連續(xù)采集3次脈率，然后剔除奇異值，最終計算出平均脈率值。
4．2．3 脈搏波采集程序
為了采集到連續(xù)的脈搏波形，使用ADC的序列轉換模式以及最高的12位分辨率。采樣周期由定時器1的通道0控制，根據(jù)所需的采樣周期設置定時器1的定時時間，每隔這個時間，定時器1的通道0就會觸發(fā)一次A／D采樣。本文中設置定時時間為5 ms，即采樣頻率為200 Hz。為了提高CC2530的工作效率，A／D轉換的結果采用DMA傳輸，每完成一個序列轉換，ADC都將產生一個DMA觸發(fā)。設置系統(tǒng)在兩個相鄰的采樣間隔內處于休眠狀態(tài)，等待定時器1觸發(fā)一次序列A／D轉換并進行相關操作，處理完后又再次進入休眠。
4．2．4 定位實現(xiàn)
設計中采用非基于距離的算法，利用固定點定位，終端設備首先發(fā)出請求坐標的廣播信息，然后將收到最大LQI值的那個路由節(jié)點的位置坐標，作為終端設備的位置。經測試，使用該方法定位可靠，定位性能穩(wěn)定，適合于室內定位。但是，也應該注意到，該定位法精度較低，如果想提高定位精度，必須提高路由節(jié)點的密度，這不利于控制監(jiān)護系統(tǒng)的成本。

結語
本文設計了一種基于ZigBee PRO和CC2530的無線多生理參數(shù)實時監(jiān)護系統(tǒng)。實驗結果表明，該系統(tǒng)具有組網靈活、網路容量大、測量實時準確以及可擴展性強等優(yōu)點。它可以作為一個解決方案應用于社區(qū)、養(yǎng)老院或福利院等的日常監(jiān)護中。