基于ZigBee無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)的電子聽(tīng)診器

摘要：設計一種基于ZigBee無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)的實(shí)用電子聽(tīng)診器，能夠采集和處理人體心音數據，并將處理后的數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸方式發(fā)送出去，接收端通過(guò)USB通信接口將數據傳輸到上位機進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。該設計運用MEMS麥克風(fēng)采集心音信號，前置放大和濾波端提供信號放大和濾波等調理功能。無(wú)線(xiàn)傳輸模塊采用TI公司的集成無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片CC2530。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)傳輸；ZigBee；CC2530；電子聽(tīng)診器

引言
聽(tīng)診器是醫生進(jìn)行疾病診斷必不可少的工具，它能夠獲取心臟瓣膜震動(dòng)的聲音數據，是醫生進(jìn)行初步診斷的得力助手，在臨床醫療中發(fā)揮著(zhù)重要的作用。但是，傳統的聽(tīng)診器存在著(zhù)信息量少、干擾大、聽(tīng)診范圍小等缺點(diǎn)，醫生在對病人聽(tīng)診時(shí)也面臨著(zhù)被傳染的風(fēng)險。隨著(zhù)電子技術(shù)和無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)的發(fā)展，遠程醫療和身體狀態(tài)實(shí)時(shí)監控正成為現代醫療發(fā)展的主要趨勢，各種基于藍牙傳輸協(xié)議的多功能的電子聽(tīng)診器紛紛被設計出來(lái)，投入到市場(chǎng)應用當中。但是藍牙傳輸技術(shù)也存在著(zhù)通信距離短、復雜度高、功耗高、成本高等缺點(diǎn)。本文對傳統聽(tīng)診器進(jìn)行改造，引入基于ZigBee協(xié)議的無(wú)線(xiàn)電子通信技術(shù)，設計出一款可以對人體心音數據進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、處理和無(wú)線(xiàn)收發(fā)的電子聽(tīng)診器，從而以較低的功耗擴大了聽(tīng)診范圍，降低了醫生在聽(tīng)診時(shí)被病人傳染的機率。

1 ZigBee協(xié)議的優(yōu)勢
ZigBee是一種近距離、低復雜度、低數據速率、低成本的雙向無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，工作在2．4 GHz ISM免費頻段，主要適合自動(dòng)控制、傳感、監控和遠程控制等領(lǐng)域，同時(shí)也支持地理定位功能。ZigBee聯(lián)盟在制定ZigBee標準時(shí)，采用了IEEE 802．15．4作為其物理層和媒體接入層規范。在其基礎之上，ZigBee聯(lián)盟制定了數據鏈路層(DLL)、網(wǎng)絡(luò )層(NWK)和應用編程接口(API)規范。同藍牙技術(shù)相比較，ZigBee技術(shù)在功耗、傳輸距離和設備成本等方面均存在著(zhù)明顯的優(yōu)勢。ZigBee與藍牙傳輸協(xié)議各參數比較如表1所列。

2 系統整體設計思路
無(wú)線(xiàn)電子聽(tīng)診器的結構框圖如圖1所示。采用麥克風(fēng)來(lái)獲取人體心音信號，并轉換成模擬的電信號。經(jīng)過(guò)放大和濾波處理后，信號送入到主控模塊進(jìn)行A／D轉換，將模擬信號轉換成數字信號。主控模塊通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊將轉換完成的數字信號并發(fā)送出去。電源模塊則負責為
各個(gè)模塊供電。接收端采用深圳無(wú)線(xiàn)龍通信科技有限公司設計的C51RF～CC2530-PK無(wú)線(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)平臺。它通過(guò)USB同上位機相連，向上位機傳遞其接收到的數據，用于顯示和分析處理。系統分為軟件和硬件兩部分：硬件部分包括信號調理、數據采集處理、無(wú)線(xiàn)傳輸、無(wú)線(xiàn)收發(fā)和電源模塊；軟件部分包括Firmware中的軟件和上位機軟件。