基于GPS技術(shù)的醫療監護裝置應用設計

本文探討GPS全球定位技術(shù)在醫療監護中的應用，制備了GPS醫療監護定位裝置，該裝置主要由單片機控制模塊和GPS接收模塊兩部分組成，具有精確度高、穩定性好、抗衰減能力強、耗電量小的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現了對戶(hù)外需看護。

1、前言

目前，我國有約3億需照顧看護群體，這其中主要為兒童和老年病人。由于現代生活節奏緊張化，家長(cháng)忙于工作，兒童擁有了更大的自由活動(dòng)空間，經(jīng)常發(fā)現兒童走丟、受傷的現象;醫院的病人比如老年癡呆癥患者也有走失現象發(fā)生。如何實(shí)現對此群體的隨時(shí)監護，已成為廣大照顧者們非常關(guān)心并急切希望解決的問(wèn)題。

GPS(全球定位系統)[1]是美國從20世紀70年代開(kāi)始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導航與定位能力的衛星系統，具有性能好、精度高、應用廣的特點(diǎn)，已免費開(kāi)放使用，是迄今最好的導航定位系統。隨著(zhù)全球定位系統的不斷改進(jìn)，硬、軟件的不斷完善，應用領(lǐng)域正在不斷地開(kāi)拓，目前已遍及國民經(jīng)濟各種部門(mén)，并開(kāi)始逐步深入人們的日常生活。我們采用GPS技術(shù)制備監護用的定位裝置，以滿(mǎn)足家庭對孩子、醫院對病人的實(shí)時(shí)看護，從而使工作中的家長(cháng)們放心，防止醫院病人走丟，提高醫院對病人的看護水平，擴大病人的活動(dòng)范圍。

2、裝置硬件設計與實(shí)現

該醫療監護裝置(圖1)由兩大部分組成：?jiǎn)纹瑱C控制模塊和GPS接收模塊，這兩個(gè)模塊之間通過(guò)串口機制進(jìn)行信息的交互。.

圖1 醫療監護裝置系統結構

2.1單片機控制模塊(圖2)：

通過(guò)擴展外圍電路，實(shí)現了對生理參數數據的采集、鍵盤(pán)操作、生理參數LCD顯示和自動(dòng)報警等。LCD我們采用G191液晶模塊，192×128點(diǎn)陣，點(diǎn)尺寸為0.33×0.33mm,點(diǎn)距為0.04mm，驅動(dòng)電源為+5V和-20V。液晶控制器我們采用SED1335，該控制器用于接收來(lái)自控制模塊的各種指令和數據，產(chǎn)生相應的時(shí)序對液晶屏進(jìn)行控制顯示，SED1335的軟件功能非常強大，而且自帶數據RAM，并可自行管理顯示緩存區，方便我們使用。

圖2 單片機控制模塊電路

2.2 GPS接收模塊：

負責從GPS衛星(空間部分)接收信息，并實(shí)時(shí)的將數據通過(guò)UART串口發(fā)送給單片機控制模塊，在設計過(guò)程中，通過(guò)分析和比較，我們選用了臺灣HOLUX公司的GR-85串口GPS接收器。在信號捕捉及信號精度方面，GR-85具有其獨特的優(yōu)勢。其信號重新捕捉時(shí)間只需要100ms，最小速度更新率可達到1s。

GR-85接收模塊采用串行通信方式，其數據格式定義如下：9600b/s，8個(gè)數據位，1個(gè)停止位，無(wú)極性輸出。GR-85支持六種NMEA-0183協(xié)議信息：GGA，GLL，GSA，GSV，RMC，VTG。這六種信息的區別在于用戶(hù)所能接收到的信息類(lèi)型有所差別，例如在RMC格式中有速度的信息，而在其他的格式中卻沒(méi)有。設計者可以根據需要選擇響應的信息格式，本實(shí)驗利用RMC格式。表1為GPS接收模塊管腳。接收模塊與單片機通訊主要通過(guò)TXA腳。

表1 GPS接收模塊管腳

3、系統軟件設計與實(shí)現

GPS 接收板只要處于通電工作狀態(tài)就會(huì )源源不斷地把接收并計算出的GPS 導航定位信息通過(guò)串口傳送到單片機系統中。對GPS 信息進(jìn)行提取必須首先明確其幀結構，數據幀主要由幀頭、幀尾和幀內數據組成。各幀均以回車(chē)符和換行符作為幀尾，標識一幀的結束。對數據幀處理，是先對幀頭進(jìn)行判斷，然后對所需的幀進(jìn)行數據的提取處理。由于幀內各數據段被逗號分割，因此在處理接收數據時(shí)一般是首先通過(guò)搜尋$的ASCII 碼來(lái)判斷是否是幀頭，接著(zhù)對幀頭的類(lèi)別進(jìn)行識別，然后再根據識別出來(lái)的幀類(lèi)型以及逗號‘，’個(gè)數來(lái)確定當前正在讀取的是哪個(gè)參數，并作出相應的提取和存儲。我們采用中斷方式來(lái)獲取GPS數據。

為了存放接收以及處理后的時(shí)間及其經(jīng)度緯度數據，我們在內存中劃出了固定的空間。其中3BH-5FH用來(lái)存放接收到的時(shí)間和經(jīng)度緯度數據，6BH-7FH用來(lái)存放處理后的時(shí)間和經(jīng)度緯度數據。
時(shí)間：2011-09-16 16:51 作者：網(wǎng)絡(luò ) 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

系統流程圖如圖3所示：

圖3 系統流程圖

3.1 GPS數據輸出格式如下：

$GPRMC,1>,2>,3>,4>,5>,6>,7>,8>,9>,10>,11>*hh

格式說(shuō)明如下：1> 當前位置的格林尼治時(shí)間，格式為hhmmss;2> 狀態(tài), A 為有效位置, V 為非有效接收警告，即當前天線(xiàn)視野上方的衛星個(gè)數少于3 顆;3> 緯度, 格式為ddmm.mmmm;4> 標明南北半球, N 為北半球，S 為南半球;5> 經(jīng)度，格式為dddmm.mmmm;6> 標明東西半球，E 為東半球，W 為西半球;7> 地面上的GPS 接收器的移動(dòng)速度; 8> 方位角，范圍為000.0～359.9;9> 日期, 格式為ddmmyy;10> 地磁變化;11> 地磁變化方向，為E 或W。

輸出范例：$GPRMC,161229.487,A,3723.2475,N,12158.3416,W,0.13,309.62,120598, ,*10