基于ZigBee無線傳輸技術(shù)的電子聽診器

摘要：設(shè)計一種基于ZigBee無線傳輸技術(shù)的實(shí)用電子聽診器，能夠采集和處理人體心音數(shù)據(jù)，并將處理后的數(shù)據(jù)通過無線傳輸方式發(fā)送出去，接收端通過USB通信接口將數(shù)據(jù)傳輸到上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時顯示。該設(shè)計運(yùn)用MEMS麥克風(fēng)采集心音信號，前置放大和濾波端提供信號放大和濾波等調(diào)理功能。無線傳輸模塊采用TI公司的集成無線收發(fā)芯片CC2530。
關(guān)鍵詞：無線傳輸；ZigBee；CC2530；電子聽診器

引言
聽診器是醫(yī)生進(jìn)行疾病診斷必不可少的工具，它能夠獲取心臟瓣膜震動的聲音數(shù)據(jù)，是醫(yī)生進(jìn)行初步診斷的得力助手，在臨床醫(yī)療中發(fā)揮著重要的作用。但是，傳統(tǒng)的聽診器存在著信息量少、干擾大、聽診范圍小等缺點(diǎn)，醫(yī)生在對病人聽診時也面臨著被傳染的風(fēng)險。隨著電子技術(shù)和無線傳輸技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程醫(yī)療和身體狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控正成為現(xiàn)代醫(yī)療發(fā)展的主要趨勢，各種基于藍(lán)牙傳輸協(xié)議的多功能的電子聽診器紛紛被設(shè)計出來，投入到市場應(yīng)用當(dāng)中。但是藍(lán)牙傳輸技術(shù)也存在著通信距離短、復(fù)雜度高、功耗高、成本高等缺點(diǎn)。本文對傳統(tǒng)聽診器進(jìn)行改造，引入基于ZigBee協(xié)議的無線電子通信技術(shù)，設(shè)計出一款可以對人體心音數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集、處理和無線收發(fā)的電子聽診器，從而以較低的功耗擴(kuò)大了聽診范圍，降低了醫(yī)生在聽診時被病人傳染的機(jī)率。

1 ZigBee協(xié)議的優(yōu)勢
ZigBee是一種近距離、低復(fù)雜度、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)，工作在2．4 GHz ISM免費(fèi)頻段，主要適合自動控制、傳感、監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域，同時也支持地理定位功能。ZigBee聯(lián)盟在制定ZigBee標(biāo)準(zhǔn)時，采用了IEEE 802．15．4作為其物理層和媒體接入層規(guī)范。在其基礎(chǔ)之上，ZigBee聯(lián)盟制定了數(shù)據(jù)鏈路層(DLL)、網(wǎng)絡(luò)層(NWK)和應(yīng)用編程接口(API)規(guī)范。同藍(lán)牙技術(shù)相比較，ZigBee技術(shù)在功耗、傳輸距離和設(shè)備成本等方面均存在著明顯的優(yōu)勢。ZigBee與藍(lán)牙傳輸協(xié)議各參數(shù)比較如表1所列。

2 系統(tǒng)整體設(shè)計思路
無線電子聽診器的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。采用麥克風(fēng)來獲取人體心音信號，并轉(zhuǎn)換成模擬的電信號。經(jīng)過放大和濾波處理后，信號送入到主控模塊進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。主控模塊通過無線收發(fā)模塊將轉(zhuǎn)換完成的數(shù)字信號并發(fā)送出去。電源模塊則負(fù)責(zé)為
各個模塊供電。接收端采用深圳無線龍通信科技有限公司設(shè)計的C51RF～CC2530-PK無線ZigBee網(wǎng)絡(luò)開發(fā)平臺。它通過USB同上位機(jī)相連，向上位機(jī)傳遞其接收到的數(shù)據(jù)，用于顯示和分析處理。系統(tǒng)分為軟件和硬件兩部分：硬件部分包括信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集處理、無線傳輸、無線收發(fā)和電源模塊；軟件部分包括Firmware中的軟件和上位機(jī)軟件。