基于ZigBee無線傳輸技術的電子聽診器

摘要：設計一種基于ZigBee無線傳輸技術的實用電子聽診器，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)傳輸到上位機進行實時顯示。該設計運用MEMS麥克風采集心音信號，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。
關鍵詞：無線傳輸；ZigBee；CC2530；電子聽診器

引言
聽診器是醫(yī)生進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，醫(yī)生在對病人聽診時也面臨著被傳染的風險。隨著電子技術和無線傳輸技術的發(fā)展，遠程醫(yī)療和身體狀態(tài)實時監(jiān)控正成為現(xiàn)代醫(yī)療發(fā)展的主要趨勢，各種基于藍牙傳輸協(xié)議的多功能的電子聽診器紛紛被設計出來，投入到市場應用當中。但是藍牙傳輸技術也存在著通信距離短、復雜度高、功耗高、成本高等缺點。本文對傳統(tǒng)聽診器進行改造，引入基于ZigBee協(xié)議的無線電子通信技術，設計出一款可以對人體心音數(shù)據(jù)進行實時采集、處理和無線收發(fā)的電子聽診器，從而以較低的功耗擴大了聽診范圍，降低了醫(yī)生在聽診時被病人傳染的機率。

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

2 系統(tǒng)整體設計思路
無線電子聽診器的結構框圖如圖1所示。采用麥克風來獲取人體心音信號，并轉換成模擬的電信號。經(jīng)過放大和濾波處理后，信號送入到主控模塊進行A／D轉換，將模擬信號轉換成數(shù)字信號。主控模塊通過無線收發(fā)模塊將轉換完成的數(shù)字信號并發(fā)送出去。電源模塊則負責為
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計的C51RF～CC2530-PK無線ZigBee網(wǎng)絡開發(fā)平臺。它通過USB同上位機相連，向上位機傳遞其接收到的數(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中的軟件和上位機軟件。