個人狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)視及語音通訊系統(tǒng)研究

生命信息的測量

傳統(tǒng)的人體血壓測量采用汞柱式血壓計，該方法顯然不適用于本系統(tǒng)。目前，松下和歐姆龍公司都已研制成功腕式血壓計。該產(chǎn)品體積小巧，使用方便，只須將戴在手腕上，我們即可讀出自己的血壓。有的腕式血壓計同樣有測量心率的功能。因此，在系統(tǒng)方案中，將腕式血壓計改裝，作為向msp430單片機(jī)傳送血壓和心率數(shù)據(jù)的傳感器。應(yīng)該注意的是，心率是指心臟每分鐘的跳動次數(shù)，如果我們在測量心率時，是先測量一段時間內(nèi)的跳動次數(shù)，再換算成一分鐘的數(shù)值，那么這個心率數(shù)值由于變化緩慢，不能及時反映人體心率的變化。因此，較好的方法是測量心率的周期，并由周期/頻率轉(zhuǎn)換程序得到結(jié)果。

體溫測量可以使用晶體震蕩法或熱敏電阻法。msp430f149單片機(jī)自身帶有a/d轉(zhuǎn)換器，為了使外圍線路簡化，選用熱敏電阻法。電阻電橋輸出的電壓放大后直接送入msp430f149進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。為了盡可能提高體溫測量的準(zhǔn)確性，測量范圍應(yīng)設(shè)定在30度到45度為宜。熱敏電阻應(yīng)和人體緊密接觸，所以包括前面測量血壓的袖套及測脈搏的壓電傳感器均可固定在緊身內(nèi)衣上，以方便使用。

圖1分機(jī)硬件連接框圖

語音輸入/輸出的實現(xiàn)

語音通訊功能是本系統(tǒng)的重要組成部分。cvsd芯片cmx639是實現(xiàn)語音輸入/輸出的關(guān)鍵器件，其特點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)。它和單片機(jī)的連接關(guān)系如圖2所示。系統(tǒng)內(nèi)有cvsd程序，其作用是在一般情況下將射頻接收區(qū)的數(shù)據(jù)全部勻速的送給cmx639解碼輸入（decoder input）管腳。cmx639執(zhí)行一定的解碼算法后送給揚(yáng)聲器。當(dāng)鍵被按下，麥克風(fēng)輸出的信號由編碼輸入（encoder input）管腳進(jìn)入cmx639芯片，由其編碼后，數(shù)據(jù)被msp430讀入。單片機(jī)中有相應(yīng)的存儲區(qū)作為射頻數(shù)據(jù)區(qū)。通訊部分進(jìn)出該數(shù)據(jù)區(qū)與cvsd進(jìn)出該數(shù)據(jù)區(qū)在速率上應(yīng)保持一致。

擴(kuò)頻通訊部分的設(shè)計

擴(kuò)頻通訊是由數(shù)字?jǐn)U頻模塊與射頻收發(fā)器trf6900在單片機(jī)的控制下實現(xiàn)的。stel-2000a須外接晶振。圖3給出了單片機(jī)、ss tranceiver和trf900的連接。圖中ss tranceiver主要是stel-2000a和兩路a/d轉(zhuǎn)換器。a/d轉(zhuǎn)換器完成信號正交分路后的i和q支路的模數(shù)變換，具體連接可詳細(xì)參考文獻(xiàn)[4]。

系統(tǒng)啟動后，單片機(jī)首先對trf6900和stel-2000a進(jìn)行編程配置。trf6900的clock、data、strobe管腳是編程用單向串行總線，見圖4的trf6900內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。直接數(shù)字合成器（dds）中有24位移位寄存器，msp430給trf6900配置時向其clock端腳輸入串行控制脈沖，同時把控制數(shù)據(jù)置于data上寫入dds的24位移位寄存器當(dāng)中。若strobe為高電平，則單片機(jī)對射頻收發(fā)器進(jìn)行dds模式、調(diào)制器以及pll等的設(shè)置。設(shè)置完成后通訊部分開始工作，各芯片都在單片機(jī)的控制作用下互相配合，完成通信數(shù)據(jù)的收發(fā)。

軟件設(shè)計

系統(tǒng)啟動后先初始化，在各模塊的配置完成后，msp430開始讀取生命信息的輸入并處理，在一定的控制信號下送給stel-2000a，擴(kuò)頻后由trf6900發(fā)送出去。心率、血壓和體溫的采集和發(fā)送每隔一段時間進(jìn)行一次，間隔時間可以設(shè)為20秒，具體可由單片機(jī)內(nèi)部定時器觸發(fā)的中斷程序中進(jìn)行。一般情況鍵未按下，表示設(shè)備處于接收狀態(tài)，則單片機(jī)控制trf6900和stel-2000a接收數(shù)據(jù)。分機(jī)接收到的數(shù)據(jù)一定為語音信號，由單片機(jī)送給cmx639解碼。主機(jī)應(yīng)根據(jù)接收到數(shù)據(jù)的有關(guān)標(biāo)志，判定是生命信息還是語音信號。前者由lcd顯示出來，后者經(jīng)cmx639解碼送入揚(yáng)聲器。當(dāng)鍵被按下時，設(shè)備進(jìn)行語音的輸入和發(fā)送，此時暫停對生命信息的采集，具體過程如前所述。圖5和圖6是分機(jī)和主機(jī)的系統(tǒng)流程框圖。

結(jié)語

本文介紹了個人狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)視及語音通訊系統(tǒng)合理的設(shè)計方案。必要情況下，分機(jī)最好能夠向主機(jī)報告自身位置信息，具體可使用gsp定位。另一方面，嵌入式實時操作系統(tǒng)是目前發(fā)展的一大趨勢，若將其引入將能大大提高無線網(wǎng)絡(luò)通訊的可靠性和實時性。