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作者：桂林电子科技大学信息科技学院 宾新亮 林远博 文明杰

指导老师：周斌

作品简介：

　　开发背景：考虑到当前飞速发送的移动网络业务，本项目的特色是借鉴技术成熟的网络模块通过GPRS网络实现远距离的数据交换，实现远程监护功能。本系统主要针对人类血压心率等数据作为监护对象，实现本地客户端(病人)与远程服务端(医疗机构)的远距离低成本信息的交换，从而达到病人发送生理参数给医疗机构，医疗机构诊断后回馈信息至监护病人的目的。

　　产品结构：本系统主要由IAP15F2K61S2单片机控制器模块、血压心率数据采集器、GPRS模块、PC上位机。

　　功能说明：

　　本系统客户端以IAP15系列单片机作为核心控制器，通过现有血压计获取测量数据后由IAP15单片机处理显示后传输至GPRS模块发送;其次监护端由GPRS模块接收数据发送至PC后，通过软件可以观察历史测量与本次测量数据的对比和折线图，从而实现数据的实时监控。

　　使用说明：

　　1、 上位机控制GPRS模块搭建监护端服务器;

　　2、 客户端输入服务器IP和端口连接服务端上位机;

　　3、 进行正常的医疗检查;

　　4、 远程上位机实时显示当前测量数据。

　　作品特色：

　　目前有关于远程医疗监护方面在国内还是比较空白，而在国外技术相对成熟。从网上调查来看，对于一些慢性病其治疗费和监护费时相对大的一笔支出，而实现了远程医疗监护后，患者的开销就大大缩减，此种监护明显表现出其优越性。在国内此类设备相对较少，其市场前景较为客观。本作品优势在于成本低，经研发量产后，从使用角度上来讲，使用费用低，在进行远端数据传输时，只走流量费，相比短信而言非常便宜，而且实时传输效果较好。

平台选型说明：

　　IAP15F2K61S2单片机

设计说明：

　　一、系统总体方案设计

　　1.1 总体方案设计及思路

　　远程监护的目的就是实现连续观察监测心率血压活动情况。这是一种无创的监测方法，能够随时观察病情，提供可靠的有价值的心率活动指标，并指导相关人员做出正确的诊断处理。但是，要使整个系统能够稳定、可靠的工作，需要设计制作一套完整的硬件电路，电路质量的高低将直接影响到整个系统的可靠性和稳定性。

　　本系统所要实现的功能是利用血压计测量获取数据，并将数据无线传输至监护中心，监护终端软件对所接收到的数据进行观测、计算处理等。另外，远程心电监护系统应该经济、实用，并且能够满足多种场合的应用需求，因此功耗、成本、实用、便携等都是本系统应该考虑的因素。通过对系统所要实现功能的分析，确定本系统所研究的远程监护系统主要包括三个部分:信号采集部分、无线通信部分、监护终端部分(PC部分)。

　　信号采集部分是对患者体表心率血压信号进行实时采集;无线通信部分主要是基于中国移动公司的GPRS平台，将采集到的数据无线传输到监护中心;监护终端部分是由监护中心软件、数据库和服务器组成的管理平台，监护中心软件用 VisualBasic2010进行编写，将采集到的数据进行实时显示、存储。

　　一、系统总体方案设计

　　1.1 总体方案设计及思路

　　远程监护的目的就是实现连续观察监测心率血压活动情况。这是一种无创的监测方法，能够随时观察病情，提供可靠的有价值的心率活动指标，并指导相关人员做出正确的诊断处理。但是，要使整个系统能够稳定、可靠的工作，需要设计制作一套完整的硬件电路，电路质量的高低将直接影响到整个系统的可靠性和稳定性。

　　本系统所要实现的功能是利用血压计测量获取数据，并将数据无线传输至监护中心，监护终端软件对所接收到的数据进行观测、计算处理等。另外，远程心电监护系统应该经济、实用，并且能够满足多种场合的应用需求，因此功耗、成本、实用、便携等都是本系统应该考虑的因素。通过对系统所要实现功能的分析，确定本系统所研究的远程监护系统主要包括三个部分:信号采集部分、无线通信部分、监护终端部分(PC部分)。

　　信号采集部分是对患者体表心率血压信号进行实时采集;无线通信部分主要是基于中国移动公司的GPRS平台，将采集到的数据无线传输到监护中心;监护终端部分是由监护中心软件、数据库和服务器组成的管理平台，监护中心软件用 VisualBasic2010进行编写，将采集到的数据进行实时显示、存储。

　　1.1 GPRS无线传输系统

　　基于终端用户便于移动和数据信息易于远程传输的设计理念，综合GPRS传输速率高，覆盖范围广，使用费用低等优势，故本系统采用GPRS作为心电信号的无线传输平台。远程心电信号通过GPRS模块接入GPRS网络，监护中心计算机通过GPRS模块与对应端直接进行点对点的连接获取数据。

　　上位机监护系统

　　远程监护系统的软件部分主要包括上位机和下位机两部分的程序。下位机的主要任务是完成信号的采集、数据的无线传输，本部分采用模块化的思想，运用C语言进行编程，提高了程序的可读性和可移植性。而上位机的主要任务是完成从数据到波形数据的转换并实时显示出来，且能够存储、回放患者的历史和当前数据，本部分主要通过 VisualBasic2010相结合的方法来实现基本功能。

　　基于用户操作简单、易学易用及人机界面友好互动的人性化设计理念，本系统设计了一个心电监护系统人机交互软件，能使医务人员直观方便的观察到患者的心电波形，操作简单，界面友好，易学易用。

　　该监护软件是安装在医院或家庭的任意PC机上的，它的主要功能就是接收、存储远程心电监护终端传输过来的心电数据，并将该数据转换为心电波形，使医生能够根据所显示的心电波形图进行医疗诊断，对患者及时做出相应的治疗。

　　一、系统硬件设计

　　1、单片机最小系统

　　STC15单片机内部高可靠复位，可彻底省掉外部复位电路，P5.4脚出厂默认为I/O口，可以通过STC-ISP编辑器将其设置为RST复位脚(高电平复位)，内部集成搞精度R/C时钟，5M-35MHz宽范围可设置，可彻底省掉外部昂贵的晶振。

　　最小系统电路图：

　　2、串口通信

　　串行接口是指数据一位一位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信(可以直接利用电话线作为传输线)，从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信。

　　2、GPRS模块

　　SIM900A是紧凑型、高可靠性的无线模块，采用SMT封装的双频GSM/GPRS模块解决方案，采用功能强大的处理器ARM9216EJ-S内核，能满足低成本、紧凑尺寸的开发要求。

　　SIM900A电路图：

　　三、系统软件设计

　　单片机程序的主要任务是完成数据的采集、显示和进行串口通信，其中主控制程序的主要任务是完成血压数据采集、GPRS模块、串口模块、定时器模块等各个模块的初始化，使不同的模块进入正常的工作状态，协调各个模块的工作流程及模块间的相互关系等。因此，主控制程序的流程图如图

　　在系统硬件的设计中，特别是单片机的设计中，首要目的就是通过单片机的程序，驱动SIM900模块连接入GPRS网络，而驱动SIM900模块需要通过SIM900支持的AT命令集来建立通信链路。

　　AT指令一般应用于 MT(MobileTerminal)和 TE(TerminalEquipment)程序间通信，每个AT命令都以一个回车换行结束，如果AT命令成功执行，将返回OK，反之将返回ERROR，程序根据返回内容来分析AT命令。实现令是否成功执行

　　嵌入式系统

　　为了达到实时响应的目的，本系统特意在IAP15F2K61S2单片机上移植了μC/OS-II嵌入式操作系统

　　μC/OS-II可以大致分成核心、任务处理、时间处理、任务同步与通信，CPU的移植等5个部分。 　1) 核心部分(OSCore.c) 　是操作系统的处理核心，包括操作系统初始化、操作系统运行、中断进出的前导、时钟节拍、任务调度、事件处理等多部分。能够维持系统基本工作的部分都在这里。 　2) 任务处理部分(OSTask.c) 　任务处理部分中的内容都是与任务的操作密切相关的。包括任务的建立、删除、挂起、恢复等等。因为μC/OS-II是以任务为基本单位调度的，所以这部分内容也相当重要。 　3) 时钟部分(OSTime.c) 　μC/OS-II中的最小时钟单位是timetick(时钟节拍)。任务延时等操作是在这里完成的。 　4) 任务同步和通信部分 　为事件处理部分，包括信号量、邮箱、消息队列、事件标志等部分;主要用于任务间的互相联系和对临界资源的访问。 　5) 与CPU的接口部分 　是指μC/OS-II针对所使用的CPU的移植部分。由于μC/OS-II是一个通用性的操作系统，所以对于关键问题上的实现，还是需要根据具体CPU的具体内容和要求作相应的移植。这部分内容由于牵涉到SP等系统指针，所以通常用汇编语言编写。主要包括中断级任务切换的底层实现、任务级任务切换的底层实现、时钟节拍的产生和处理、中断的相关处理部分等内容。

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