基于无线传感器网络的远程医疗监护系统设计

摘  要
远程医疗监护借助于单片机、PC机、传感技术和现代无线通信技术，是一种体积小、功耗低、实时安全的便携式人体健康参数无线监测系统。
在节点的设计中，包括生理信息与数据采集单元、中央处理单元、无线数据通信单元、电源单元等部分组成;生理信息与数据采集单元负责监测被监护对象的生理信息的采集、调理和数据转换;中央处理单元负责控制整个节点的处理操作、路由协议、同步定位、功耗管理、任务管理等;无线传输单元负责与其他节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据。围绕CC2420和MSP430F149两个核心器件，以脉搏传感器为信息采集前端，提取脉搏信号，经由电荷放大、滤波、上频陷波、信号整形等调理电路，传输至MSP430单片机进行处理后，再由CC2420为核心的射频模块无线发送至远端节点，远端节点将接收到的信息传递给后端的主机，将患者的生理数据贮存并分析。

关键词:远程医疗监护,无线传感器网络,802.15.4/Zigbee, WLAN, Medicinal applications,wireless sensor networks,802.15.4/ Zigbee, WLAN

ABSTRACT
In the presence of singlechip,wireless communication technology, based on the parameters of human's sensing technology, microcomputer, and modernthis paper presents a health, which is smallwireless monitor system low power consumption,
n this system, The author designed the wireless sensor network demonstration system based Zigbee technology. Then it is introduced the designing of the network nodes as thehardware platform, including the testing and surveying unit, signal processing unit, network transmission unit and so on. The examination and survey unit is responsible to monitor physiological information of the patient gathering, adjusting and the data conversion. In this design, the data collection unit mainly takes the pulse sensor as the example. The central processing unit is responsible to control the processing operation, the route agreement, the synchronized localization, the consumption power management, the task management and so  on of entire nodes.  The wireless transmission unit is responsible to  communicate with other nodes,  exchange controlling information and receiving and sending data. The CC2420 and the MSP430F149 are used as the main chips of the system. Sensor is used as the information gathering detector to distill the pulse signal which is translated to MSP430 chip through enlarges, the filter, the labor frequency by way of the electric

Key Words:  Medicinal applications; wireless sensor networks;802.15.4/ Zigbee; WLAN

远程监护技术是近年来远程医疗中的一个研究热点，也是一个相对薄弱的环节，欧美各国一直致力于对远程监护的研究，我国近年来也开始推动其发展。远程监护可以定义为通过通信网络将远端的生理信息和医学信号传送到监护中心进行分析并给出诊断意见的一种技术手段，因此远程监护系统一般包括三个部分:监护中心、远端监护设备和联系两者的通信网络。

医疗监测原理
重要生命参数的远程监护是年老体弱者口常监护的一个重要内容，检测的生理信息主要包括:体温、脉搏、血压、心率、心电图、呼吸、血气(氧分压和二氧化碳分压)、血氧饱和度、血糖等。这类生理参数在远程监护系统中一般要求无创或微创检测。本文以温度、脉搏、血压信号为采集对象，选择了简单方便的传感器和无创测量的方法。
本文选用一种快速测量脉搏的方法，采用光电转换的方法，在几秒中内测量每分钟的脉搏数。脉搏传感器可以采用透过型和反射型两种，我们选择的是透过型红外传感器。因为反射型的光电传感器对手指与传感器的相对位置和压力有较严格的要求，这对于老年人来说并不十分方便。透过型脉搏传感器由小灯泡，光敏二极管、圆筒组成。在一个圆筒上挖两个小孔(两个孔与与圆筒截面的圆心在一条直线上)，一侧放小灯泡，另一侧放光敏二极管，当手指放入圆筒时，由于心脏压送血液的不同，手指上通过的血液流量也不同，血流量不同，其透光率也不同，光敏二级管对不同的透光率会有敏感的反映，通过的电流会随血液流量而变化，把电流的变化再转化为电压的变化，然后进行测量。

系统设计思想
本文借助于无线传感网络技术，提出一种应用于医院家庭的人体健康参数无线监测系统的设计思想。无线传感网络技术是在家庭区域内的任何地方，在电脑和电子设备之间实现无线数字通信的一种构想。










目  录   18000字
摘  要 I
ABSTRACT I
0引言 1
1 绪论 1
1.1 远程监护概述 1
1.2远程监护的研究背景和意义 2
1.2.1研究背景 2
1.2.2研究意义 2
1.3国内外相关研究 2
2医疗监测原理与系统设计思想 3
2.1医疗监测原理 3
2.2无线通信技术 3
2.3系统设计思想 3
3无线监护传感器节点的设计 5
3.1无线传感器节点结构框图 5
3.2无线监护传感器节点的硬件设计 5
3.2.1 MSP430系列单片机及其外围电路 5
3.2.2脉搏测量电路的设计 7
3.2.3通用模拟信号处理接口 8
3.2.4电源处理部分 11
3.2.5 Zigbee无线数据通信模块 11
3.2.6预留人机界面 13
3.3无线监护传感器节点的底层代码设计 15
3.3.1底层软件整体构架 15
3.3.2底层代码设计 15
3.3.3时钟系统的设置 16
3.3.4通用软件包的设计及应用 17
3.3.5模拟量、开关量测量的代码设计 18
3.3.6串口通讯程序设计 18
3.4无线传感器网络通信协议 19
3.4.1星型网络拓扑的实现 20
3.4.2自组织网状网络通信协议 21
4系统设计方案 24
(毕业设计)
4.1医院监护网络体系方案 24
4.2家庭监护网络体系方案 24
5总结和展望 25
5.1主要结论 25
5.2后续研究工作的展望 25
致  谢 26
参考文献 27
附录 28