一種人體脈搏及體溫監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種人體脈搏及體溫監(jiān)測(cè)裝置，包括電源模塊、脈搏波信號(hào)采集模塊、體溫信號(hào)采集模塊、單片機(jī)控制模塊、通信模塊、視頻輸出模塊、監(jiān)控終端、脈搏波信號(hào)放大模塊、體溫信號(hào)放大模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。本發(fā)明通過(guò)采集脈搏波信號(hào)和體溫信號(hào)，利用裝置內(nèi)的單片機(jī)控制模塊分別對(duì)脈搏波和體溫信號(hào)進(jìn)行處理，以得到心率和體溫?cái)?shù)據(jù)，并顯示在液晶顯示屏上；能夠使用者正常生活的同時(shí)測(cè)量脈搏波和體溫信號(hào)，還可通過(guò)SD卡接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸及存儲(chǔ)，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過(guò)通信模塊傳輸?shù)绞謾C(jī)APP和PC上。本裝置可為用戶提供實(shí)時(shí)檢測(cè)體溫、脈搏波及心率的裝置，具有兩種信號(hào)檢測(cè)功能，能夠讓使用者簡(jiǎn)單、快捷、準(zhǔn)確地了解自身的健康狀況。
【專利說(shuō)明】
-種人體脈搏及體溫監(jiān)測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及脈搏體溫監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種人體脈搏及體溫監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 屯、血管疾病是當(dāng)今發(fā)達(dá)國(guó)家病死率占第一位的重要疾病，世界衛(wèi)生組織已將其列 為21世紀(jì)危害人類健康的頭號(hào)殺手。因此，對(duì)屯、血管血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的檢測(cè)、 診斷、分析，對(duì)臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展是極有意義的。羅志昌等進(jìn)行了 20余年的血流動(dòng)力學(xué)無(wú)創(chuàng)檢 測(cè)研究提出，通過(guò)提取脈搏波波形的特征參數(shù)，可W得到屯、血管血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)，從而可W 預(yù)測(cè)屯、血管疾病的發(fā)生概率。同時(shí)提出，一個(gè)W脈圖面積變化為基礎(chǔ)的脈搏波波形特征量 K，K值可W通過(guò)脈搏波波形變化計(jì)算得出。經(jīng)過(guò)臨床證明，K值和屯、血管疾病有著密切的關(guān) 系，在很大程度上反映出人體屯、血管系統(tǒng)中最為重要的一些生理參數(shù)如血管外周阻力、血 管壁彈性和血液粘度等的變化。因此，通過(guò)對(duì)脈搏波所提取的血流信息進(jìn)行分析，可預(yù)測(cè)出 屯、血管疾病發(fā)生的可能性，及時(shí)采取措施可W減少危險(xiǎn)因素，使癥狀得到緩解和改善。
[0003] 體溫同樣是一種人體重要參數(shù)，人體深部的平均溫度是反映人體健康狀況的重要 指標(biāo)之一，相對(duì)恒定是人體正常生命活動(dòng)的重要條件之一，很多疾病都可使體溫調(diào)節(jié)機(jī)能 發(fā)生障礙而使體溫發(fā)生變化。臨床中對(duì)患者檢查體溫，觀察其變化對(duì)診斷疾病或判斷某些 疾病的預(yù)后有重要意義。接觸式測(cè)溫器材主要包括玻璃水銀體溫計(jì)及電子體溫計(jì)。水銀體 溫計(jì)測(cè)溫時(shí)間長(zhǎng)、易破碎及存在隸中毒等不安全因素，歐盟決定從2005年起將其從歐洲市 場(chǎng)上消失。而體溫計(jì)的重復(fù)使用，接觸式測(cè)溫方法易產(chǎn)生交叉感染。非接觸式測(cè)溫器材主要 是非接觸式紅外鼓膜溫度計(jì)，其是利用黑體福射定律通過(guò)測(cè)量鼓和周?chē)M織發(fā)生的紅外熱 能來(lái)間接獲取大腦組織的溫度。
[0004] 現(xiàn)有的脈搏監(jiān)測(cè)裝置的傳感器被按壓在患者手腕上的同時(shí)需要袖帶固定，不便于 用戶測(cè)量;光電檢測(cè)頻譜分析高分辨率指端脈搏波檢測(cè)系統(tǒng)，具有無(wú)創(chuàng)脈搏波檢測(cè)功能，但 是功能單一且不便于用戶在家進(jìn)行便攜測(cè)量。可測(cè)量體溫的藍(lán)牙耳機(jī)具有檢測(cè)體溫的功 能，但檢測(cè)功能單一;接觸式體溫傳感器采集體溫，易造成交叉感染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種人體脈搏及體溫監(jiān)測(cè)裝置，該人體脈搏及體溫監(jiān)測(cè)裝 置能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了 W下技術(shù)方案：
[0007] -種人體脈搏及體溫監(jiān)測(cè)裝置，包括電源模塊、脈搏波信號(hào)采集模塊、體溫信號(hào)采 集模塊、用于對(duì)體溫信號(hào)與脈搏波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理單片機(jī)控制模塊、分別與單片機(jī) 控制模塊的輸出端連接的通信模塊和視頻輸出模塊W及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、分別與單片機(jī)控制 模塊的輸入端連接的脈搏波信號(hào)放大模塊和體溫信號(hào)放大模塊、與通信模塊的輸出端連接 的監(jiān)控終端，脈搏波信號(hào)放大模塊的輸入端與脈搏波信號(hào)采集模塊的輸出端相連，體溫信 號(hào)放大模塊的輸入端與體溫信號(hào)采集模塊的輸出端相連。
[0008] 進(jìn)一步的，所述脈搏波信號(hào)放大模塊包括低通濾波器和采用化084忍片的放大電 路。
[0009] 進(jìn)一步的，所述體溫信號(hào)放大模塊包括電壓跟隨器和采用化084忍片的放大電路。
[0010] 進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用SD卡和SD接口對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸。
[0011] 進(jìn)一步的，所述脈搏波信號(hào)采集模塊為反射式光電傳感器。
[0012] 進(jìn)一步的，所述體溫采集模塊為紅外線熱電堆溫度傳感器。
[0013] 進(jìn)一步的，所述通信模塊包括用于數(shù)據(jù)信息通信的WiFi接入/數(shù)據(jù)傳輸模塊和用 于調(diào)試、數(shù)據(jù)通信的通信接口模塊。
[0014] 進(jìn)一步的，所述單片機(jī)控制模塊采用C8051F020單片機(jī)C8051F020單片機(jī)包括脈搏 波信號(hào)模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、與脈搏波信號(hào)模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接的脈搏波信號(hào)平滑濾波 模塊W及與脈搏波信號(hào)平滑濾波模塊的輸出端連接的屯、率及K值計(jì)算模塊；
[0015] 所述單片機(jī)控制模塊還包括體溫信號(hào)模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊W及與體溫信號(hào)模/數(shù)轉(zhuǎn)換 模塊的輸出端連接的體溫計(jì)算模塊。
[0016] 由W上技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過(guò)反射式光電傳感器采集脈搏波信號(hào)，熱電堆紅 外溫度傳感器采集體溫信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、放大和A/D轉(zhuǎn)換后，利用裝置內(nèi)的單片機(jī)控制 模塊分別對(duì)脈搏波和體溫信號(hào)進(jìn)行處理，W得到屯、率和體溫?cái)?shù)據(jù)，并將處理后的脈搏波波 形、屯、率數(shù)據(jù)及體溫?cái)?shù)據(jù)顯示在液晶顯示屏上；能夠使用者正常生活的同時(shí)測(cè)量脈搏波和 體溫信號(hào)，并在視頻輸出模塊上顯示K值、屯、率及體溫等數(shù)據(jù)，操作方便、結(jié)果直觀。還可通 過(guò)SD卡接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸及存儲(chǔ)，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過(guò)WIFI接入和數(shù)據(jù)傳輸模塊W及通信 接口模塊傳輸?shù)绞謾C(jī)APP和PC上。本裝置易于攜帶，操作簡(jiǎn)便，與生活和工作密切結(jié)合，是一 種可為用戶提供實(shí)時(shí)檢測(cè)體溫、脈搏波及屯、率的便攜式裝置，具有兩種信號(hào)檢測(cè)功能，能夠 讓使用者簡(jiǎn)單、快捷、準(zhǔn)確地了解自身的健康狀況。使人們?cè)诓挥绊懮罟ぷ鞯耐瑫r(shí)，輕松 便捷地關(guān)注自己和家人的健康狀況。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明單片機(jī)控制模塊結(jié)構(gòu)框圖；
[0019] 圖3是本發(fā)明的體溫信號(hào)放大模塊等效電路圖；
[0020] 圖4是本發(fā)明的電源模塊充電電路圖；
[0021] 圖5是本發(fā)明的電源模塊電壓轉(zhuǎn)換電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明：
[0023] 人體的耳部血管豐富，尤其是耳垂部位便于采集信號(hào)，而且對(duì)傳感器的損耗小，因 此耳垂是耳部測(cè)量脈搏波較為合適的部位。本發(fā)明的裝置可設(shè)置在耳機(jī)中，帶上耳機(jī)后即 可進(jìn)行監(jiān)測(cè)脈搏和體溫，易于攜帶，操作簡(jiǎn)便。
[0024] 如圖1-圖2所示的一種人體脈搏及體溫監(jiān)測(cè)裝置，包括電源模塊10、脈搏波信號(hào)采 集模塊20、體溫信號(hào)采集模塊30、脈搏波信號(hào)放大模塊40、體溫信號(hào)放大模塊50、用于對(duì)體 溫信號(hào)與脈搏波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理單片機(jī)控制模塊60、與單片機(jī)控制模塊60的輸出端 連接的通信模塊70、與單片機(jī)控制模塊60的輸出端連接的視頻輸出模塊80、與單片機(jī)控制 模塊60的輸出端連接的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊90、與通信模塊70的輸出端連接的監(jiān)控終端，脈搏波 信號(hào)放大模塊40的輸出端和體溫信號(hào)放大模塊50的輸出端分別與單片機(jī)控制模塊60的輸 入端相連。脈搏波信號(hào)采集模塊20的輸出端與脈搏波信號(hào)放大模塊40的輸入端相連，體溫 信號(hào)采集模塊30的輸出端與體溫信號(hào)放大模塊50的輸入端相連。本發(fā)明通過(guò)對(duì)人體脈搏波 和體溫信號(hào)進(jìn)行采集，通過(guò)單片機(jī)控制模塊分別對(duì)脈搏波和體溫信號(hào)進(jìn)行處理W得到屯、率 和體溫?cái)?shù)據(jù)。并將處理后的脈搏波波形、屯、率數(shù)據(jù)及體溫?cái)?shù)據(jù)顯示在視頻輸出設(shè)備上，通過(guò) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸及存儲(chǔ)，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過(guò)通信模塊傳輸?shù)奖O(jiān)控終端上。視 頻輸出設(shè)備為顯示屏或液晶顯示屏，監(jiān)控終端為手機(jī)和PC個(gè)人電腦。電源模塊集中向整個(gè) 裝置供電。
[0025] 脈搏波信號(hào)采集模塊20為反射式光電傳感器。反射式光電傳感器能夠?qū)⒖梢?jiàn)光轉(zhuǎn) 換成電信號(hào)，紅外發(fā)光二極管作為快速光源，光電Ξ極管作為接收管，組成紅外發(fā)射一接收 對(duì)管。光從紅外發(fā)光二極管快速光源發(fā)出后，透過(guò)皮膚和組織，除一部分光被皮膚、肌肉及 血液等吸收外，一部分由血液反射回，由光電Ξ極管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，同時(shí)為防止外部光源干 擾脈搏波信號(hào)的采集，反射式光電傳感器外部覆有直徑為1cm的濾光片，對(duì)外部光源進(jìn)行過(guò) 濾。為更好的采集脈搏波信號(hào)，將反射式光電傳感器放置在裝置與皮膚所貼合的部位。
[0026] 體溫采集模塊30為紅外線熱電堆溫度傳感器。紅外線熱電堆溫度傳感器作為非接 觸式溫度感測(cè)可W避免因頻繁使用而產(chǎn)生的交叉感染等衛(wèi)生問(wèn)題。該傳感器由116個(gè)熱電 偶串聯(lián)組成，且傳感器封蓋有一光學(xué)帶通濾波器，使傳感器能在5~14皿的波長(zhǎng)范圍進(jìn)行溫 度感測(cè)。不同溫度物體發(fā)出的紅外線不同，因此在各熱電偶接點(diǎn)產(chǎn)生的熱電效應(yīng)得到的電 壓值不同，根據(jù)電壓得到的溫度值也不同。因此，使用該紅外傳感器在不接觸人體的前提下 可獲得人體溫度。但其實(shí)質(zhì)測(cè)的是目標(biāo)物與傳感器或環(huán)境溫度之間的差值。為更準(zhǔn)確的測(cè) 定人體溫度，此組件封裝除了熱電堆晶粒外，還有一熱敏電阻，用來(lái)監(jiān)視傳感器內(nèi)部溫度， 可對(duì)所測(cè)熱電堆溫度進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
[0027] 通過(guò)反射式光電傳感器和熱電堆紅外溫度傳感器得到的脈搏和體溫的電壓信號(hào) 十分微弱，且伴有干擾，需要對(duì)其進(jìn)行濾波放大，W達(dá)到單片機(jī)控制模塊60的識(shí)別范圍從而 完成信號(hào)采樣及數(shù)據(jù)分析。脈搏波信號(hào)放大模塊40采用化084忍片的放大電路。人體脈搏波 信號(hào)頻譜主要分布在0~20化之間，信號(hào)處于mV級(jí)別。本發(fā)明采用20化低通濾波器可有效濾 除50化工頻干擾及其他的高頻噪聲干擾。采用化084忍片構(gòu)造放大電路，該運(yùn)放電路具有高 信噪比、高帶寬增益和低噪聲的特點(diǎn)。最后在單片機(jī)特定的采樣頻率下對(duì)放大濾波后的脈 搏波信號(hào)進(jìn)行采樣。
[0028] 如圖3所示，體溫信號(hào)放大模塊50采用化084忍片的放大電路。通過(guò)紅外熱電堆傳 感器采集的體溫信號(hào)有兩路:①熱電堆溫度信號(hào);②熱敏電阻溫度信號(hào)。熱電堆溫度信號(hào)微 弱，本發(fā)明采用化084忍片構(gòu)造1000倍放大電路，W達(dá)到單片機(jī)控制模塊60能識(shí)別信號(hào)的幅 值范圍要求。并通過(guò)采用熱敏電阻與電阻串聯(lián)分壓的電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的補(bǔ)償作 用。同時(shí)體溫信號(hào)放大模塊50設(shè)有電壓跟隨器，W提高熱電堆溫度信號(hào)和熱敏溫度信號(hào)的 穩(wěn)定性及信噪比，使輸入到單片機(jī)的信號(hào)更加穩(wěn)定。
[0029] 如圖2所示的單片機(jī)控制模塊60采用C8051F020單片機(jī);單片機(jī)控制模塊包括脈搏 波信號(hào)模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、與脈搏波信號(hào)模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接的脈搏波信號(hào)平滑濾波 模塊W及與脈搏波信號(hào)平滑濾波模塊的輸出端連接的屯、率及κ值計(jì)算模塊;單片機(jī)控制模 塊60還包括體溫信號(hào)模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊W及與體溫信號(hào)模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接的體溫 計(jì)算模塊。C8051F020系列單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)置有12位8通道擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog-to-digital converter,ADC)，可W滿足脈搏波信號(hào)與溫度信號(hào)所要求的模/數(shù)轉(zhuǎn)換精度。在脈搏波信號(hào) 模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和溫度信號(hào)模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊中，設(shè)定相應(yīng)的采樣頻率(脈搏波轉(zhuǎn)換模塊設(shè)定 為lOOHz，溫度轉(zhuǎn)換模塊設(shè)定為4Hz)，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)置的ADC對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，再進(jìn)行 模/數(shù)轉(zhuǎn)換處理，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。將脈搏波數(shù)字信號(hào)送入脈搏波信號(hào)平滑濾波模 塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，得到無(wú)電磁信號(hào)干擾的較為平滑的脈搏波波形。將經(jīng)脈搏波信號(hào) 平滑濾波模塊處理后的脈搏波數(shù)據(jù)和經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后的溫度數(shù)據(jù)分別傳輸?shù)酵汀⒙始癒值計(jì) 算模塊和體溫計(jì)算模塊中。
[0030] 在屯、率及K值計(jì)算模塊中，將采集到的脈搏波信號(hào)按單個(gè)完整周期的脈搏波波形 進(jìn)行分離，采用五點(diǎn)差分闊值法尋找脈搏波波形的起始點(diǎn)，提取單波，算出脈搏波波形的極 值點(diǎn)和周期，便于屯、率及屯、血管參數(shù)的計(jì)算。同時(shí)，通過(guò)脈搏波的波形面積變化參數(shù)計(jì)算出 K值，最后將K值及計(jì)算出的屯、率數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和視頻輸出模塊中。
[0031] 在體溫計(jì)算模塊中，根據(jù)黑體福射定律可推導(dǎo)出計(jì)算公式，將采集到的熱電堆數(shù) 字信號(hào)與熱敏電阻數(shù)字信號(hào)通過(guò)計(jì)算公式得到實(shí)際的人體體溫，再將體溫信號(hào)傳送至數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)模塊和視頻輸出模塊中。體溫計(jì)算公式為：
[0032]
[0033] 其中，Vo為熱敏電阻輸出電壓;Va為熱電堆輸出電壓;Ta為熱電堆溫度。
[0034] 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊90采用SD卡和SD接口對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸。本發(fā)明具有存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 和顯示數(shù)據(jù)功能。通過(guò)SD卡對(duì)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ);通過(guò)液晶顯示屏對(duì)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn) 行實(shí)時(shí)顯示。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊90與單片機(jī)控制模塊60相連接，由C8051F020單片機(jī)驅(qū)動(dòng)控制， 可通過(guò)PC機(jī)或手機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
[0035] 本發(fā)明使用SD接口的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊90位于耳機(jī)中， 將C8051F020單片機(jī)與相應(yīng)的SD卡座相連接，可先將計(jì)算而得的脈搏波K值及屯、率數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 在SD卡中，可隨時(shí)根據(jù)需要，再與PC機(jī)或手機(jī)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0036] 視頻輸出模塊80為顯示屏或液晶顯示屏，位于耳機(jī)外側(cè)正中央，通過(guò)并行接口與 耳機(jī)中的單片機(jī)控制模塊60相連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示。視頻輸出模塊80的驅(qū)動(dòng)電路核屯、部分 應(yīng)用SSD1332忍片，在驅(qū)動(dòng)電路獲得控制信號(hào)和顯示數(shù)據(jù)后，由忍片SSD1332產(chǎn)生OLm)所需 的行驅(qū)動(dòng)和列驅(qū)動(dòng)的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)0L抓，并把脈搏波K值、屯、率數(shù)據(jù)及體溫?cái)?shù)據(jù)傳送到化抓顯 /J、- 〇
[0037] 由于各個(gè)模塊的正常工作都需要工作電壓供電，并且不同模塊對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的要求 不同，所W電源模塊由裡電池充電電路和電壓轉(zhuǎn)換電路共同構(gòu)成。
[0038] 如圖4所示，裡電池充電電路采用CN3062忍片，可提供4.2V工作電壓，該忍片內(nèi)部 包括功率晶體管，應(yīng)用時(shí)不需要外部的電流檢測(cè)電阻和阻流二極管，其只需極少的外圍元 器件，并且符合USB總線技術(shù)規(guī)范，可用USB數(shù)據(jù)線進(jìn)行充電；當(dāng)輸入電壓掉電時(shí)，CN3062自 動(dòng)進(jìn)入低功耗的睡眠模式，此時(shí)電池的電流消耗小于3μΑ;當(dāng)輸入電壓低過(guò)鎖存可自動(dòng)再充 電，非常適合于便攜式應(yīng)用的領(lǐng)域。
[0039] 如圖5所示，由于各個(gè)模塊所要求的供電電壓不同，因此需要電壓轉(zhuǎn)換電路。電壓 轉(zhuǎn)換電路能將可充電裡電池提供的4.2V電壓經(jīng)過(guò)忍片MAX8815A升壓成5V，將5V電壓通過(guò)忍 片ASM1117降壓成+3.3V，再通過(guò)ICL7660將+3.3V電壓轉(zhuǎn)換為-3.3Vd5V電壓用于給脈搏波信 號(hào)采集模塊20、體溫信號(hào)采集模塊30和視頻輸出模塊80供電；+3.3V和-3.3V用于給脈搏波 信號(hào)放大模塊40、體溫信號(hào)放大模塊50和單片機(jī)控制模塊60供電。
[0040] 通信模塊70包括用于數(shù)據(jù)信息通信的WiFi接入/數(shù)據(jù)傳輸模塊和用于調(diào)試、數(shù)據(jù) 通信的通信接口模塊。WiFi接入/數(shù)據(jù)傳輸模塊采用加密聯(lián)網(wǎng)控制忍片C02128為核屯、實(shí)現(xiàn) 接入和數(shù)據(jù)傳輸。C02128在WiFi接入/數(shù)據(jù)傳輸模塊中作為協(xié)議控制器使用，內(nèi)置完整的網(wǎng) 絡(luò)通信協(xié)議，支持WiFi、LAN、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、撥號(hào)等連接方式，可W作為協(xié)處理器與主處理器協(xié) 同工作。具有UART、SPI、USB、RMII等本地通信接口，支持10個(gè)服務(wù)器模式的Socket連接和2 個(gè)客戶端模式的Socket連接，并支持一個(gè)SSL3加密的Socket連接。C02128還支持多種工作 模式，分別為L(zhǎng)AN to WiFi、PPP to WiFi、UART to IP、Full In-ternet Controller mode,為用戶提供了多樣化的WiFi接入方式。在射頻接入方面，C02128內(nèi)置了對(duì)Mar-vell 88W8686忍片組的固件驅(qū)動(dòng)，可與所有基于88W8686的射頻模塊進(jìn)行接口，實(shí)現(xiàn)WiFi的接入 和通信C02128沒(méi)有內(nèi)置的FLA甜存儲(chǔ)器，需要通過(guò)一個(gè)外置的NOR FLASH存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)程序固 件的存儲(chǔ)，并支持通過(guò)串口或USB等方式實(shí)現(xiàn)固件升級(jí)。除此之外，C02128還提供標(biāo)準(zhǔn)的"AT +i"指令集，作為與其他處理器或上位機(jī)之間的指令接口。
[0041 ] 射頻模塊需選用2.4GHz頻段的無(wú)線WiFi收發(fā)模塊，選用WM-G-MR-09型WiFi無(wú)線通 信模塊。該模塊采用WMarvell 88W8686忍片組為核屯、的WiFi解決方案，可直接與C02128接 口構(gòu)成WiFi模塊。同時(shí)，該模塊具有良好的環(huán)境適應(yīng)性和可靠性。
[0042] 如前所述，C02128需要一個(gè)NOR FLASH存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序固件，在傳感器硬件的 設(shè)計(jì)中，選用M29W160邸型NOR FLA甜存儲(chǔ)器。該型號(hào)化ASH存儲(chǔ)器容量為2MB，可寫(xiě)入較大的 程序固件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程Internet固件升級(jí)的功能，進(jìn)一步提高了 WiFi模塊的可維護(hù)性。C02128 通過(guò)內(nèi)置的邸I并行總線接口與存儲(chǔ)程序固件的FLASH存儲(chǔ)器相連，具有16位的總線寬度， 支持高速的數(shù)據(jù)讀取操作。
[0043] C02128忍片的邸1(外部總線接口）模塊提供2個(gè)片選和寫(xiě)使能信號(hào)，其中nCSl與地 址線A20復(fù)用一個(gè)引腳。根據(jù)C02128程序固件的使用手冊(cè)描述，對(duì)于外部程序固件存儲(chǔ)器的 訪問(wèn)使用nCSO和nWRO信號(hào)實(shí)現(xiàn)，總線寬度為16位，存儲(chǔ)器容量為2MB，需要20根地址線，對(duì)應(yīng) EBI模塊的A 1~A 20地址信號(hào)。通過(guò)選用2MB的程序固件存儲(chǔ)器可W實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程Internet固 件升級(jí)功能。
[0044] C02128使用SPI接口（串行外設(shè)接口）與射頻模塊通信，完成與射頻模塊之間的指 令控制和數(shù)據(jù)傳輸，最高可達(dá)至化4Mbps(I邸E 802.11 g)的空中接口速率。C02128作為SPI總 線的主機(jī)，射頻模塊作為SPI總線的從機(jī)，二者采用中斷方式進(jìn)行通信.在實(shí)際的工作過(guò)程 中，C02128需要處理多項(xiàng)不同的任務(wù)，對(duì)于射頻模塊無(wú)法采用輪詢的方式進(jìn)行操作。在 C02128向射頻模塊發(fā)送指令后，需要立刻執(zhí)行其他任務(wù)的處理函數(shù)，所W射頻模塊只能通 過(guò)中斷方式打斷C02128的當(dāng)前任務(wù)，獲得CPU時(shí)間。C02128使用SPI0接口與射頻模塊接口， 該接口已經(jīng)在其程序固件中固化，無(wú)法通過(guò)指令進(jìn)行修改。
[0045] 本發(fā)明的工作過(guò)程為:開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)，脈搏波信號(hào)采集模塊20和體溫信號(hào)采集模 塊30采集人體脈搏波信息和體溫信息，脈搏波信號(hào)放大模塊40和體溫信號(hào)放大模塊50分別 對(duì)脈搏波信號(hào)和體溫信號(hào)進(jìn)行放大機(jī)處理，單片機(jī)控制模塊60通過(guò)計(jì)算得到脈搏波和體溫 數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵ㄐ拍K70、視頻輸出模塊80、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊90中，通信模塊70的將 數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)APP或PC中，視頻輸出模塊80顯示脈搏和體溫?cái)?shù)據(jù)；同時(shí)，脈搏信息和體溫 信息存儲(chǔ)至存儲(chǔ)模塊90的SD卡中，可隨時(shí)根據(jù)需要，再與PC機(jī)或手機(jī)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0046] 本發(fā)明通過(guò)反射式光電傳感器采集脈搏波信號(hào)，熱電堆紅外溫度傳感器采集體溫 信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、放大和A/D轉(zhuǎn)換后，利用裝置內(nèi)的單片機(jī)控制模塊分別對(duì)脈搏波和體 溫信號(hào)進(jìn)行處理，W得到屯、率和體溫?cái)?shù)據(jù)，并將處理后的脈搏波波形、屯、率數(shù)據(jù)及體溫?cái)?shù)據(jù) 顯示在液晶顯示屏上；能夠使用者正常生活的同時(shí)測(cè)量脈搏波和體溫信號(hào)，并在液晶顯示 屏上顯示K值、屯、率及體溫等數(shù)據(jù)，操作方便、結(jié)果直觀。本發(fā)明通過(guò)電源模塊的可充電電池 電路，擺脫了對(duì)PC機(jī)或手機(jī)的依賴，實(shí)現(xiàn)脈搏波與體溫監(jiān)測(cè)裝置的一體化設(shè)計(jì)。還可通過(guò)SD 卡接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸及存儲(chǔ)，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過(guò)WIFI接入和數(shù)據(jù)傳輸模塊W及通信接口 模塊傳輸?shù)绞謾C(jī)APP和PC上，方便使用者對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的查閱。本裝置易于攜帶，操作簡(jiǎn)便，與 生活和工作密切結(jié)合，是一種可為用戶提供實(shí)時(shí)檢測(cè)體溫、脈搏波及屯、率的便攜式裝置，具 有兩種信號(hào)檢測(cè)功能，能夠讓使用者簡(jiǎn)單、快捷、準(zhǔn)確地了解自身的健康狀況。使人們?cè)诓?影響生活工作的同時(shí)，輕松便捷地關(guān)注自己和家人的健康狀況。人體的耳部血管豐富，尤其 是耳垂部位便于采集信號(hào)，而且對(duì)傳感器的損耗小，因此耳垂是耳部測(cè)量脈搏波較為合適 的部位，本發(fā)明的監(jiān)測(cè)裝置可設(shè)置在耳機(jī)中，易于攜帶，操作簡(jiǎn)便。
[0047] W上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范 圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方 案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種人體脈搏及體溫監(jiān)測(cè)裝置，包括電源模塊、脈搏波信號(hào)采集模塊、體溫信號(hào)采集 模塊、用于對(duì)體溫信號(hào)與脈搏波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理單片機(jī)控制模塊，其特征在于:還包 括分別與單片機(jī)控制模塊的輸出端連接的通信模塊和視頻輸出模塊以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、分 別與單片機(jī)控制模塊的輸入端連接的脈搏波信號(hào)放大模塊和體溫信號(hào)放大模塊、與通信模 塊的輸出端連接的監(jiān)控終端，脈搏波信號(hào)放大模塊的輸入端與脈搏波信號(hào)采集模塊的輸出 端相連，體溫信號(hào)放大模塊的輸入端與體溫信號(hào)采集模塊的輸出端相連。2. 如權(quán)利要求1所述的一種人體脈搏及體溫監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述脈搏波信號(hào)放 大模塊包括低通濾波器和采用TL084芯片的放大電路。3. 如權(quán)利要求1所述的一種人體脈搏及體溫監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述體溫信號(hào)放大 模塊包括電壓跟隨器和采用TL084芯片的放大電路。4. 如權(quán)利要求1所述的一種人體脈搏及體溫監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊 采用SD卡和SD接口對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸。5. 如權(quán)利要求1所述的一種人體脈搏及體溫監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述脈搏波信號(hào)采 集模塊為反射式光電傳感器。6. 如權(quán)利要求1所述的一種人體脈搏及體溫監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述體溫采集模塊 為紅外線熱電堆溫度傳感器。7. 如權(quán)利要求1所述的一種人體脈搏及體溫監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述通信模塊包括 用于數(shù)據(jù)信息通信的WiFi接入/數(shù)據(jù)傳輸模塊和用于調(diào)試、數(shù)據(jù)通信的通信接口模塊。8. 如權(quán)利要求1所述的一種人體脈搏及體溫監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述單片機(jī)控制模 塊采用C8051F020單片機(jī)C8051F020單片機(jī)包括脈搏波信號(hào)模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、與脈搏波信號(hào) 模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接的脈搏波信號(hào)平滑濾波模塊以及與脈搏波信號(hào)平滑濾波模塊 的輸出端連接的心率及K值計(jì)算模塊； 所述單片機(jī)控制模塊還包括體溫信號(hào)模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊以及與體溫信號(hào)模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 的輸出端連接的體溫計(jì)算模塊。
【文檔編號(hào)】A61B5/0205GK105877720SQ201610485694
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月24日
【發(fā)明人】郭潤(rùn)峰, 高小朋
【申請(qǐng)人】郭潤(rùn)峰, 高小朋