多生理參數的無(wú)線(xiàn)實(shí)時(shí)監護系統設計

路由器是一種已知靜態(tài)節點(diǎn)，其坐標位置是固定的，可以提供坐標和RSSI值的信息包給終端設備。路由器軟件處理流程如圖9所示。

4．2 終端設備軟件設計
終端設備的軟件設計主要包括電源管理、體溫采集、脈率采集、脈搏波采集以及定位實(shí)現。為了降低終端設備的功耗，采用休眠一喚醒的機制。每隔10 s自動(dòng)采集一次生理參數和定位信息，采集成功后通過(guò)CC2530的控制引腳關(guān)閉生理參數采集模塊。然后發(fā)送數據包給監護系統終端，并使設備進(jìn)入休眠，等待下一次采集事件的喚醒。終端設備軟件處理流程如圖10所示。
4．2．1 體溫采集程序
NTC熱敏電阻的特性方程為：

式中，RT和R0分別表示NTC在熱力學(xué)溫度為T(mén)和T0時(shí)的電阻值，單位為Ω；T0和T分別為介質(zhì)的起始熱力學(xué)溫度和變化熱力學(xué)溫度，單位為K；B稱(chēng)作B值，NTC熱敏電阻特定的材料常數。
由于B值同樣是隨溫度而變化的，因此這種方法只能以一定的精度描述額定溫度或電阻值附近的有限范圍?；陔娮瑁瘻囟汝P(guān)系表，由圖6體溫采集電路可得輸出電壓值V和NTC阻值的關(guān)系為：

式中，Vrel為ADC基準電壓，選擇為CC2530的AVDD5引腳值；ADC的分辨率設置為12位。結合式(2)，可得到各溫度點(diǎn)對應的A／D轉換后的數字量為：

程序中，首先根據式(3)和電阻／溫度關(guān)系，制定ADC值一溫度轉換表，為接下來(lái)的數據處理提供參考依據。體溫采集流程如圖11所示。其中，采用折半查找法可以提高查表的效率，基于分段的線(xiàn)性捅值是用直線(xiàn)段來(lái)擬合溫度曲線(xiàn)。在處理中，分段越細，擬合的曲線(xiàn)就越接近實(shí)際的溫度曲線(xiàn)，精度也就越高。

4．2．2 脈率采集程序
采用CC2530的16位定時(shí)器1的通道2進(jìn)行脈率的采集，設置為輸入捕獲模式，上升沿觸發(fā)。同時(shí)，需要設置寄存器CLKCONCMD和T1CTL，使得定時(shí)器1的計數頻率為最小的1 953．125 Hz，避免計數器溢出。每次脈率信號的上升沿到來(lái)時(shí)，都將觸發(fā)一個(gè)捕獲事件，16位計數器的內容將被捕獲到相關(guān)的捕獲寄存器T1CC2L和T1CC2H中。將兩個(gè)連續的脈率信號對應的捕獲寄存器值相減，獲得脈率信號的時(shí)間間隔，再轉換為脈率。為了減小外部干擾造成的誤差，程序中連續采集3次脈率，然后剔除奇異值，最終計算出平均脈率值。
4．2．3 脈搏波采集程序
為了采集到連續的脈搏波形，使用ADC的序列轉換模式以及最高的12位分辨率。采樣周期由定時(shí)器1的通道0控制，根據所需的采樣周期設置定時(shí)器1的定時(shí)時(shí)間，每隔這個(gè)時(shí)間，定時(shí)器1的通道0就會(huì )觸發(fā)一次A／D采樣。本文中設置定時(shí)時(shí)間為5 ms，即采樣頻率為200 Hz。為了提高CC2530的工作效率，A／D轉換的結果采用DMA傳輸，每完成一個(gè)序列轉換，ADC都將產(chǎn)生一個(gè)DMA觸發(fā)。設置系統在兩個(gè)相鄰的采樣間隔內處于休眠狀態(tài)，等待定時(shí)器1觸發(fā)一次序列A／D轉換并進(jìn)行相關(guān)操作，處理完后又再次進(jìn)入休眠。
4．2．4 定位實(shí)現
設計中采用非基于距離的算法，利用固定點(diǎn)定位，終端設備首先發(fā)出請求坐標的廣播信息，然后將收到最大LQI值的那個(gè)路由節點(diǎn)的位置坐標，作為終端設備的位置。經(jīng)測試，使用該方法定位可靠，定位性能穩定，適合于室內定位。但是，也應該注意到，該定位法精度較低，如果想提高定位精度，必須提高路由節點(diǎn)的密度，這不利于控制監護系統的成本。

結語(yǔ)
本文設計了一種基于ZigBee PRO和CC2530的無(wú)線(xiàn)多生理參數實(shí)時(shí)監護系統。實(shí)驗結果表明，該系統具有組網(wǎng)靈活、網(wǎng)路容量大、測量實(shí)時(shí)準確以及可擴展性強等優(yōu)點(diǎn)。它可以作為一個(gè)解決方案應用于社區、養老院或福利院等的日常監護中。