基于多路多通道無線體溫監測系統的研究設計

周 偉，趙丹丹

（河南工業職業技術學院，河南南陽473009）

基于多路多通道無線體溫監測系統的研究設計

周 偉，趙丹丹

（河南工業職業技術學院，河南南陽473009）

伴隨著醫療信息技術日新月異的發展，高質量高精度的醫療診斷設備也應運而生。對于不適合床頭監護的流行性傳染性疾病患者，為了能實時監測患者體溫，減小醫護人員的工作強度，減少醫護人員與患者接觸的頻率，設計了一種具有無線監測、多點測溫、實時監控功能的無線監測系統，它能夠對病人進行實時地跟蹤和監護，能夠實時了解病人的體溫情況。

測溫；無線傳輸；CC2530；Tsic506

1 引言

隨著信息技術日新月異地快速發展，人類生活水平不斷提高，人們對自身健康更為關注。在以體溫為生理參數的研究中，體溫監控已應用于許多醫療項目中，實時監測體溫有利于醫生及時治療病人和處理病情。然而，目前大部分的體溫監護都是有線監護或人為的床頭監護，這對正處于恢復期的病人來說在很大程度上限制了他們的活動范圍。許多傳染病患者不適合床頭監護，以防增加醫護人員的工作強度和他們與患者接觸的頻率。在其他領域，溫度監測也有很重要的意義。在工廠里，因工廠的內部環境一般比較惡劣，這對工人的身體會造成很大的傷害，所以可以每天檢測工人的體溫，以了解工人的身體情況；消防員在每次出勤時，需要對體溫進行檢測，以保證消防員出勤任務時健康狀態良好；警員也需要定期檢查體溫，以保證每個警員的身體處于健康狀態。因此，研究設計體溫無線監測系統顯得尤為重要。為此，本文設計了一種具有無線監測、多點測溫、實時監控的無線監測系統，它能夠對病人進行實時的跟蹤監護，并能夠實時了解病人的體溫情況。

無線體溫監測系統的設計框圖如圖1所示，本系統是在一個溫測無線收發從機模塊上放置一個或多個溫度傳感器來進行體溫測量，實現多點測溫。整個系統中具有多個溫測數據無線收發從機模塊，每個無線收發從機模塊都能夠與無線收發主機模塊進行無線數據傳輸，從而實現多通道測溫。

圖1 無線體溫監測系統設計框圖

2 系統硬件的組成

本系統的硬件有Tsic506數字型溫度傳感器2個，CC2530溫測數據無線收發從機模塊2個，CC2530無線數據收發主機模塊1個，電容2個，導線若干，USB數據線3根以及電源模塊1個等。

2.1 CC2530無線收發模塊的介紹

CC2530是基于IEEE802.15.4無線標準方案而研制開發的有關于組網策略、安全使用及引用軟件等方面的技術標準。CC2530無線收發模塊主要功能是能夠在近距離無線傳輸數據，能夠簡化電路的復雜程度。CC2530無線收發模塊具有開發成本低、使用功耗低、傳輸速率低等特點。CC2530無線收發模塊能夠以低成本建立網絡節點。CC2530無線收發模塊實物圖如圖2所示。

CC2530作為本系統的核心元件，它內部集成了一個高性能的射頻收發器，一個8051微處理器并具有8KB內部RAM、32/64/128KB閃存，還有其他強大的外部設備功能。CC2530具有許多不同的運行模式，能夠適用于超低功耗要求的系統。

圖2 CC2530實物圖

2.2 電源電路的設計

在硬件電路中，電源電路是必不可少的電路，主要能夠控制系統的運行。電源電路上的LED燈可以顯示出整個測溫系統是否正常運行，電路電壓3.3V，系統電源電路如圖3所示。

圖3 系統電源電路圖

3 軟件設計

溫度采集系統的軟件設計主要包括Tsic506溫度傳感器的數據采集、無線通信、數據傳送和上位機監控等四個部分，這四個部分并不是各自完全獨立的，而是相互聯系的，使用的上位機調試軟件主要有串行助手和VB。

3.1 Tsic506溫度轉換流程設計

圖4 Tsic506溫度轉換流程圖

Tsic506溫度傳感器的溫度轉換流程圖如圖4所示。系統通電后，Tsic506溫度傳感器首先進行初始化，再進行溫度采集，然后將采集到的溫度進行A/D轉換，最后將轉換后的溫度數據進行數字化輸出。

3.2 無線通信軟件設計

本系統的軟件設計模塊主要有發送模塊和接收模塊。

無線發送模塊：通過Tsic506溫度傳感器采集體溫數據，然后體溫數據以數字信號的方式通過導線傳送到與之相連的溫測數據無線收發從機模塊中去，無線從機模塊將接收到的數字信號轉換為無線信號傳送出去。

無線接收模塊：接收由無線收發從機模塊發送的無線信號，并轉換為數字信號。無線收發主機模塊通過與上位機相連的USB口將數字信號傳送至上位機軟件VB中，最后通過VB將各個從機模塊采集到的溫度數據顯示出來。

在溫度采集的過程中，兩個溫度傳感器分別采集不同地方的溫度數據，通過溫度傳感器對應的從機模塊將采集到的溫度信號傳送到無線收發主機模塊中，然后，主機接收到從機發來的溫度信息進行整合轉換后通過USB口將信號上傳至上位機，最后通過上位機軟件將溫度數據顯示出來。無線發送程序和無線接收程序的流程圖分別如圖5和圖6所示。

圖5 無線發送流程圖

圖6 無線接收流程圖

4 仿真及結果分析

系統仿真結果表明，在系統運行時，2個從機模塊和主機模塊及上位機軟件均運行正常，USB口的數據傳輸也正確。Tsic506溫度傳感器的靈敏度相當高，很快便能顯示出體溫，而且對于體溫的變化，上位機顯示的數值也是相應變化的。在一開始測量室溫時，上位機顯示的數值很快便能穩定顯示。

圖7 溫度傳感器采集到的人體體表溫度

系統測試結果表明，本文所設計的方案能夠較好實現多路多點測溫，系統測溫能夠精確到0.1℃，具系統溫度顯示值能夠隨人體溫度的變化而相應變化，溫度傳感器采集到的人體體表溫度見圖7所示。但是本系統屬于人體局部測溫，不能顯示人體的平均體溫。要想測量人體較準確的體溫，最好將無線從機模塊的傳感器放在人體腋窩下來測量腋窩溫度，這樣就可以減小體溫測量的誤差。

5 結束語

本文結合以往生理信號采集電路經驗，研究設計了一套多路多通道的無線體溫監測系統。本系統采用高精度溫度傳感器Tsic506采集人體溫度，將采集到的溫度數據通過CC2530從機模塊傳送到主機模塊中，主機模塊通過USB口將溫度數據傳送至上位計算機中。上位機監控軟件以VB為開發環境，可實現主機模塊與上位機的無線數據通信。系統仿真結果表明，該系統各測量模塊工作正常，數據測量精確，收發傳遞快速，達到了預期的設計目的。

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Design of wireless temperature monitoring system based on multiple channels

ZHOU Wei，ZHAO Dan-dan
（Henan Polytechnic Institute，Nanyang 473009，China）

Along with the rapid development of medical information technology，the high quality medical diagnostic equipments with high accuracy have emerged.A kind of used in people＇s daily life is presented This paper introduces，As regard to those patients with infectious diseases such as epidemic diseases etc.，it is not suitable for bedside monitoring，also is not proper to get their real-time temperature by ordinary thermometer.In order not to increase the intensity of the work of health care workers and the contact frequency with the patient，the wireless temperature monitoring system has become particularly important.In order to solve this problem，a novel wireless monitoring system is designed，which has multi-point temperature measuring，wireless and real-time monitoring functions，and can monitor and track the body temperature of the patient in time.

temperature measurement；wireless transmission；CC2530；Tsic506

TP277

A

1005—7277（2016）03—0041—03

2016-03-28