一種基于GPRS的心電無(wú)線(xiàn)監護儀

　　系統選用ZJMI2864點(diǎn)陣液晶顯示器來(lái)顯示采 集到的心電波形，并將計算出的實(shí)時(shí)心率和ECG檢 測結果顯示到液晶屏上。液晶顯示器ZJM12864是 一個(gè)128×64的點(diǎn)陣液晶顯示模塊，STN黃綠模式， 可顯示圖形和文字。該液晶顯示器通過(guò)控制器 KS0108B與MSP430F449單片機直接相連，接收 MCU的指令，完成顯示功能。液晶顯示器具有8位 標準數據總線(xiàn)，6位控制線(xiàn)以及電源線(xiàn)，其與單片機 的連接電路如圖4所示。液晶顯示控制模塊中使用 RS，R／W，E，CS1，CS2作為與MSP430數據總線(xiàn)接 口的控制信號。RS是數據／指令控制信號，它控制存取的方式，可實(shí)現讀寫(xiě)指令或接受數據。R／W 是 讀寫(xiě)控制信號，高電平時(shí)液晶顯示器工作在讀模式， 低電平時(shí)工作在寫(xiě)模式。CS1、CS2是片選信號，高 電平有效，控制液晶的左右半屏顯示。

　　1．4 無(wú)線(xiàn)通訊模塊及串行接口

　　在本系統中，無(wú)線(xiàn)通訊模塊采用的是西門(mén)子公 司的GSM／GPRS無(wú)線(xiàn)模塊MC55，它是當今市場(chǎng)上 尺寸最小的三頻模塊，其緊湊型設計特別適用于便 攜式設備。該模塊體積小(5．5g)，功耗低(峰值電 流450mA)，控制簡(jiǎn)單，內置AT指令集、TCP／IP協(xié) 議。在單片機的控制下，利用現有的GSM 網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行 信號的處理和傳輸，從而實(shí)現遠程無(wú)線(xiàn)監護的目的。 MC55模塊可以快速可靠地實(shí)現數據和語(yǔ)音傳輸、 短消息以及傳真服務(wù)等無(wú)線(xiàn)通訊功能。它提供一個(gè) 50管腳的零插入(ZIF)連接器，該連接器中包括了 電源接口、串行接口、音頻接口、SIM卡接口等幾個(gè) 子接口，可以通過(guò)這些接口分別與SIM 卡座、天線(xiàn) 及主控制器相連。 實(shí)際使用過(guò)程中，通過(guò)相應的外圍接口電路，可 將其做成一個(gè)相當于配備有SIM卡的短消息收發(fā) 器。

　　數據傳輸常用串行接口，MSP430F449內部含 有串行同步／異步通信模塊，通過(guò)對寄存器的設置之 后，由硬件自動(dòng)實(shí)現數據的移進(jìn)和移出，完成串行通 信的功能，同時(shí)還能實(shí)現兩種通信協(xié)議，即UART異 步通信協(xié)議和SPI同步通信協(xié)議。MSP430不同于 一般內置有串行通信模塊的單片機，它可以通過(guò)對 寄存器的設置來(lái)調整波特率的小數部分，以便于產(chǎn) 生更精確的波特率。設計中采用UART協(xié)議，通過(guò) 一個(gè)RS232接口芯片SP3222E與MC55模塊進(jìn)行串 口通信，單片機通過(guò)發(fā)送AT指令來(lái)完成控制及兩 者之間的通訊。當運行系統后，MSP430F449單片 機是首先通過(guò)對MC55模塊進(jìn)行編程，即對其進(jìn)行初始化設置，系統通訊串El兩端采用9600bps的通 訊速率，8位數據位，無(wú)奇偶校驗，1位停止位的幀格 式。

　　2 系統軟件設計

　　該系統的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境使用的是IAR公司為 MSP430單片機所設計的交叉編譯器IAR Embedded Workbench，編譯器能夠產(chǎn)生可重入的代碼。系統軟 件采用C語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，采用模塊化結構，便于今 后進(jìn)一步擴展系統的功能。。 程序流程如圖5所示。

　　2．1 心電信號采樣轉換子程序

　　MSP430單片機具有多種形式的A／D操作模 式，內部ADC12模塊能夠實(shí)現12位精度的模數轉 換，具有高速和通用的特點(diǎn)。在使用上通過(guò)相應的 寄存器來(lái)選擇系統電壓AV 、AV 作為參考電壓 源，設置采樣保持寄存器來(lái)控制采樣時(shí)間，采用單通 道多次轉換模式，每次轉換完成，轉換結果存放在相 應的ADC12MEM0 中，由相應的中斷標志位 ADC12IFG．0置位來(lái)標志轉換結束。在主程序中首 先開(kāi)啟中斷，當中斷標志位置位時(shí)，將產(chǎn)生中斷服務(wù) 請求，進(jìn)入中斷服務(wù)子程序。執行完中斷服務(wù)子程 序后，中斷標志位自動(dòng)復位，系統返回中斷前的狀 態(tài)。

　　2．2 液晶顯示子程序

　　液晶顯示子程序主要實(shí)現液晶顯示控制器的初 始化設置、顯示菜單以及心電波形等功能。 初始化包括清屏和初始化參數。由于本控制器 不帶漢字庫，所以液晶屏上顯示的任何字符、漢字等 用戶(hù)都必須自己建立點(diǎn)陣字模庫，然后按圖形的方 式進(jìn)行顯示。對需要顯示的字符進(jìn)行縱向和逆向取 模、編碼和顯示。

　　本系統采用16×16大小的點(diǎn)陣， 液晶屏上最多可以顯示4行8列共32個(gè)漢字。當 顯示菜單時(shí)，由程序將所要顯示的漢字字模逐字節 地寫(xiě)入液晶顯示區相應單元內，在液晶顯示屏上顯 示出相應的漢字。 波形的顯示與漢字的顯示方法有所不同，采用 描點(diǎn)的方法。LCD上橫坐標表示時(shí)間，即為時(shí)間 軸，縱坐標為所要顯示心電數據的幅值，心電波形的 顯示采用每列畫(huà)一個(gè)采樣點(diǎn)的幅值，相鄰兩點(diǎn)間畫(huà) 直線(xiàn)的方法實(shí)現。程序中將A／D轉換存儲器中的 數值按比例變換到液晶屏上的相應位置，然后向顯 示RAM中寫(xiě)入字節數據，在液晶屏的指定位置顯 示點(diǎn)，即顯示出心電波形的幅值。

　　2．3 對無(wú)線(xiàn)通訊模塊控制的子程序

　　單片機通過(guò)串口發(fā)送AT指令來(lái)實(shí)現與無(wú)線(xiàn)模 塊MC55的通訊。AT指令最初由Hayes公司推出， 主要用于對調制解調器的控制，現在已經(jīng)演化成為 一種標準，所有移動(dòng)模塊都支持AT指令。單片機 發(fā)出的AT指令用來(lái)建立通信鏈路，GSM 07．05規 范指令集提供的AT命令主要是實(shí)現短信息的發(fā) 送、刪除、存儲等操作 。其中AT為前導符，表示 命令的開(kāi)始；命令字符及相關(guān)設置參數表示將進(jìn)行 何種操作。如：AT+CMGR=表示讀取存儲區 號為n的短消息內容。AT指令的返回代碼分別以 字符或開(kāi)始和結束。如果指令的語(yǔ) 法不正確，則返回“ERROR”字符；如果指令成功執 行則會(huì )返回“OK”提示符或者其他所需信息。