一種基于GPRS的心電無線監(jiān)護(hù)儀

　　系統(tǒng)選用ZJMI2864點陣液晶顯示器來顯示采 集到的心電波形，并將計算出的實時心率和ECG檢 測結(jié)果顯示到液晶屏上。液晶顯示器ZJM12864是 一個128×64的點陣液晶顯示模塊，STN黃綠模式， 可顯示圖形和文字。該液晶顯示器通過控制器 KS0108B與MSP430F449單片機直接相連，接收 MCU的指令，完成顯示功能。液晶顯示器具有8位 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總線，6位控制線以及電源線，其與單片機 的連接電路如圖4所示。液晶顯示控制模塊中使用 RS，R／W，E，CS1，CS2作為與MSP430數(shù)據(jù)總線接 口的控制信號。RS是數(shù)據(jù)／指令控制信號，它控制存取的方式，可實現(xiàn)讀寫指令或接受數(shù)據(jù)。R／W 是 讀寫控制信號，高電平時液晶顯示器工作在讀模式， 低電平時工作在寫模式。CS1、CS2是片選信號，高 電平有效，控制液晶的左右半屏顯示。

　　1．4 無線通訊模塊及串行接口

　　在本系統(tǒng)中，無線通訊模塊采用的是西門子公 司的GSM／GPRS無線模塊MC55，它是當(dāng)今市場上 尺寸最小的三頻模塊，其緊湊型設(shè)計特別適用于便 攜式設(shè)備。該模塊體積小(5．5g)，功耗低(峰值電 流450mA)，控制簡單，內(nèi)置AT指令集、TCP／IP協(xié) 議。在單片機的控制下，利用現(xiàn)有的GSM 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 信號的處理和傳輸，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程無線監(jiān)護(hù)的目的。 MC55模塊可以快速可靠地實現(xiàn)數(shù)據(jù)和語音傳輸、 短消息以及傳真服務(wù)等無線通訊功能。它提供一個 50管腳的零插入(ZIF)連接器，該連接器中包括了 電源接口、串行接口、音頻接口、SIM卡接口等幾個 子接口，可以通過這些接口分別與SIM 卡座、天線 及主控制器相連。 實際使用過程中，通過相應(yīng)的外圍接口電路，可 將其做成一個相當(dāng)于配備有SIM卡的短消息收發(fā) 器。

　　數(shù)據(jù)傳輸常用串行接口，MSP430F449內(nèi)部含 有串行同步／異步通信模塊，通過對寄存器的設(shè)置之 后，由硬件自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)的移進(jìn)和移出，完成串行通 信的功能，同時還能實現(xiàn)兩種通信協(xié)議，即UART異 步通信協(xié)議和SPI同步通信協(xié)議。MSP430不同于 一般內(nèi)置有串行通信模塊的單片機，它可以通過對 寄存器的設(shè)置來調(diào)整波特率的小數(shù)部分，以便于產(chǎn) 生更精確的波特率。設(shè)計中采用UART協(xié)議，通過 一個RS232接口芯片SP3222E與MC55模塊進(jìn)行串 口通信，單片機通過發(fā)送AT指令來完成控制及兩 者之間的通訊。當(dāng)運行系統(tǒng)后，MSP430F449單片 機是首先通過對MC55模塊進(jìn)行編程，即對其進(jìn)行初始化設(shè)置，系統(tǒng)通訊串El兩端采用9600bps的通 訊速率，8位數(shù)據(jù)位，無奇偶校驗，1位停止位的幀格 式。

　　2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　該系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境使用的是IAR公司為 MSP430單片機所設(shè)計的交叉編譯器IAR Embedded Workbench，編譯器能夠產(chǎn)生可重入的代碼。系統(tǒng)軟 件采用C語言進(jìn)行編寫，采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于今 后進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。。 程序流程如圖5所示。

　　2．1 心電信號采樣轉(zhuǎn)換子程序

　　MSP430單片機具有多種形式的A／D操作模 式，內(nèi)部ADC12模塊能夠?qū)崿F(xiàn)12位精度的模數(shù)轉(zhuǎn) 換，具有高速和通用的特點。在使用上通過相應(yīng)的 寄存器來選擇系統(tǒng)電壓AV 、AV 作為參考電壓 源，設(shè)置采樣保持寄存器來控制采樣時間，采用單通 道多次轉(zhuǎn)換模式，每次轉(zhuǎn)換完成，轉(zhuǎn)換結(jié)果存放在相 應(yīng)的ADC12MEM0 中，由相應(yīng)的中斷標(biāo)志位 ADC12IFG．0置位來標(biāo)志轉(zhuǎn)換結(jié)束。在主程序中首 先開啟中斷，當(dāng)中斷標(biāo)志位置位時，將產(chǎn)生中斷服務(wù) 請求，進(jìn)入中斷服務(wù)子程序。執(zhí)行完中斷服務(wù)子程 序后，中斷標(biāo)志位自動復(fù)位，系統(tǒng)返回中斷前的狀 態(tài)。

　　2．2 液晶顯示子程序

　　液晶顯示子程序主要實現(xiàn)液晶顯示控制器的初 始化設(shè)置、顯示菜單以及心電波形等功能。 初始化包括清屏和初始化參數(shù)。由于本控制器 不帶漢字庫，所以液晶屏上顯示的任何字符、漢字等 用戶都必須自己建立點陣字模庫，然后按圖形的方 式進(jìn)行顯示。對需要顯示的字符進(jìn)行縱向和逆向取 模、編碼和顯示。

　　本系統(tǒng)采用16×16大小的點陣， 液晶屏上最多可以顯示4行8列共32個漢字。當(dāng) 顯示菜單時，由程序?qū)⑺@示的漢字字模逐字節(jié) 地寫入液晶顯示區(qū)相應(yīng)單元內(nèi)，在液晶顯示屏上顯 示出相應(yīng)的漢字。 波形的顯示與漢字的顯示方法有所不同，采用 描點的方法。LCD上橫坐標(biāo)表示時間，即為時間 軸，縱坐標(biāo)為所要顯示心電數(shù)據(jù)的幅值，心電波形的 顯示采用每列畫一個采樣點的幅值，相鄰兩點間畫 直線的方法實現(xiàn)。程序中將A／D轉(zhuǎn)換存儲器中的 數(shù)值按比例變換到液晶屏上的相應(yīng)位置，然后向顯 示RAM中寫入字節(jié)數(shù)據(jù)，在液晶屏的指定位置顯 示點，即顯示出心電波形的幅值。

　　2．3 對無線通訊模塊控制的子程序

　　單片機通過串口發(fā)送AT指令來實現(xiàn)與無線模 塊MC55的通訊。AT指令最初由Hayes公司推出， 主要用于對調(diào)制解調(diào)器的控制，現(xiàn)在已經(jīng)演化成為 一種標(biāo)準(zhǔn)，所有移動模塊都支持AT指令。單片機 發(fā)出的AT指令用來建立通信鏈路，GSM 07．05規(guī) 范指令集提供的AT命令主要是實現(xiàn)短信息的發(fā) 送、刪除、存儲等操作 。其中AT為前導(dǎo)符，表示 命令的開始；命令字符及相關(guān)設(shè)置參數(shù)表示將進(jìn)行 何種操作。如：AT+CMGR=表示讀取存儲區(qū) 號為n的短消息內(nèi)容。AT指令的返回代碼分別以 字符或開始和結(jié)束。如果指令的語 法不正確，則返回“ERROR”字符；如果指令成功執(zhí) 行則會返回“OK”提示符或者其他所需信息。