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无线传感器网络系统:能够检测体温脉息

无线传感器网络系统:可以检测体温脉搏- 体温和脉搏是反映人体健康状况的重要生理指标,对病人的这些生理指标进行连续监测,可为疾病的正确诊疗提供重要依据。随着传感器技术、嵌入式计算技术和无线通信技术的发展,基于无线传感器网络的生命体征监测系统受到越来越多的关注。其中,基于普通射频芯片和自定义传输协议的系统具有实现简单和成本较低的优点,缺点是可靠性较低、通用性较差;基于Bluetooth协议的系统数据传输率较高,但作用距离短,功耗高,组网能力弱;ZigBee作为建立在IEEE 802.15.4通信标准之上的低速无线个域网(Low-Rate Wireless Personal Net-work,LR-WPAN)协议规范,构成的系统具有复杂度低、功耗低、可靠性高、组网能力强等优点,成为本领域应用研究的热点。

提出一种支撑体温与脉息监测的ZigBee无线传感器网络体系。选用传感器终端、无线路由器和基站3类依据JN5139微操控器的节点设备,经过网络守时搜集现场测得的多路体温文脉息参数,运用计算机进行会集存储和办理。该体系具有精度高、连通性好、可扩展性强、功耗低一级特色。

体温文脉息是反映人体健康状况的重要生理目标,对患者的这些生理目标进行接连监测,可为疾病的正确治疗供给重要依据。跟着传感器技能、嵌入式计算技能和无线通讯技能的开展,依据无线传感器网络的生命体征监测体系遭到越来越多的重视。其间,依据一般射频芯片和自定义传输协议的体系具有完成简略和本钱较低的长处,缺陷是可靠性较低、通用性较差;依据Bluetooth协议的体系数据传输率较高,但效果间隔短,功耗高,组网才能弱;ZigBee作为建立在IEEE 802.15.4通讯标准之上的低速无线个域网(Low-Rate Wireless Personal Net-work,LR-WPAN)协议标准,构成的体系具有复杂度低、功耗低、可靠性高、组网才能强等长处,成为本范畴使用研究的热门。

本文提出一种支撑体温与脉息监测的ZigBee无线传感器网络体系,可经过网络守时搜集现场测得的多路体温文脉息参数,并运用计算机进行会集存储和办理,进步了病况监测的功率和质量。该体系具有可靠性高、可扩展性强、功耗低、本钱低一级长处。

1 监测体系整体结构

监测体系包含传感器终端、无线路由器和基站共三类节点设备,以自组织方法构成ZigBee网状无线传感器网络,如图l所示。传感器终端担任检测体温文脉息,检测成果经过各自的父节点路由器发送到基站。基站凭借上位监控软件对收到的数据进行存储和显现,并可依据用户需求显现网络结构及设备当时状况,设置采样周期及报警门限,输出反映病况改变的记载报表和前史曲线。

无线传感器网络体系:能够检测体温脉息

2 节点硬件结构

2.1 JN5139无线微操控器

ZigBee节点设备的硬件完成计划首要分为两大类:一类是将射频收发器和微操控器分隔,各运用1块芯片,由用户依据设备类(Coordin-ator、Router、End Device)和功用别离选型,完成最佳调配;另一类是将两者集成在一块芯片上,可简化设备硬件规划,进步体系的硬件可靠性。

JN5139是Jennic公司推出的第二代IEEE 802.15.4/ZigBee单片无线微操控器,内含32位RISC CPU、2.4GHz IEEE 802.15.4射频收发器、192 KB ROM、96 KBRAM,以及丰厚的并口、串口、守时器、A/D、D/A等接口资源。为进步产品电磁兼容性,将JN5139芯片、16 MHz晶振、128 KB串行Flash存储器、陶瓷天线等元器件整合成为通用模块,以其为中心,配以相应的外设、协议栈和使用代码,便可完成不同类型的ZigBee节点设备。

2.2 传感器终端

如图2所示,传感器终端由JN5139 最小体系、体温检测电路、脉息检测电路组成,选用3.6 V镍氢电池供电。最小体系包含JN5139模块、复位元件R1及C1、状况指示灯D1和程序下载接口j1。上电复位后,JN5139内部ROM中的Bootloader主动检测MISO引脚电平。若为高,则直接将片外串行Flash中的程序代码加载到片内RAM中运转;若为低,则进入编程状况,经过串口0下载PC机上的最新代码,并将其写入串行Flash。

无线传感器网络体系:能够检测体温脉息

体温检测电路由高精度NTC热敏电阻RT和精细电阻R3~R5构成。JN5139经过使DI01输出低电平来操控测温电路作业,运用3个12位A/D转化通道别离测出3个点的电位,求出热敏电阻的阻值,再运用热敏电阻R-T联系表及分段线性化公式得到相应的温度。

脉息检测电路包含光电传感器及其信号调度电路,如图3所示。光电传感器由红光发射管D1和光敏三极管Q1构成,两者相对装置于遮光指套内。丈量脉息时,发射光中的一部分透过指尖,照射到光敏三极管的受光面,透射光强随脉息崎岖出现极微小改变,经光敏三极管光一电转化后,输出直流和弱小沟通相叠加的混合电压信号。该信号经隔直、低通滤波和扩大处理后,成为峰值挨近Vcc/2的模仿脉息信号,再由JN5139进行A/D转化、数字滤波和周期断定,终究得到以min为单位的脉率值。为处理个体差异等原因导致脉息输出信号饱满或过小的问题,发射管的作业电流由JN5139经过D/A转化器主动调理。

无线传感器网络体系:能够检测体温脉息

2.3 无线路由器和基站

无线路由器首要担任数据转发,自身并不承当数据收集使命,因而其硬件仅触及JN5139最小体系(选用3.6 V直流电源供电),不需额定装备其他外设。

基站选用上、下位机结构,如图4所示。作为网络和谐器的下位机为JN5139最小体系,上位机选用PC机,两者经过异步串口进行通讯(波特率为115.2 kbps)。图中JN5139最小体系和MAX232电平转化器均选用3.6 V盲流电源供电。

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