基于zigbee电子听诊器翻译搞

基于ZigBee的无线电子听诊器的设计Ms. Kadam Patil D. D. and Mr. Shastri R. K.

Department of E&TC

Vidya Pratishthan’s CoE, Baramati,

Maharashtra, India

kadam.deepali2008@https://www.360docs.net/doc/b314373416.html, , rajveer_shastri@https://www.360docs.net/doc/b314373416.html,

翻译人：通信与电子工程学院

物联网112班

王海超

2015年3月20日

摘要

心音听诊器是检查疾病的初级方式。本设计研究听诊器的无线传输功能。该电子听诊器以嵌入式处理器为基础。可以将数据通过ZigBee无线传输模块发送。使用一个麦克风来聆听心跳的声音。声学听诊器可改为通过插入电容麦克风头的数字听诊器进行信号处理和放大活动可以不带耳机。使用ZigBee模块无线发送心脏声音的处理和采样信息从而使多个医生可以同时听诊。通过串行端口连接PC机，可通过局域网和Internet以音频和视频的方式进行远程医疗咨询。轻松进行心跳信号检测，发送，显示，监控，存储，回顾等。

关键词

电子听诊器；zigbee；听诊；

1引文

听诊器是听人体内部的声音的医疗器械。医生用心音听诊的基本方法来评估心脏功能的状态[1]。经过研究得出一些结论,通过心脏剖面在收缩和恢复过程中因心率异常而猝死的因素进行预测。因为心血管疾病的发病率逐年增加, 有关心脏的心血管疾病已经成为全世界普遍的疾病。经过无线技术的发展,基于心音的分析诊已经成为一个诊断心血管疾病的新方法。Anh Dinh和王涛使用zigbee协议进行心跳信号处理和无线传输发送 [2]。电子听诊器的设计是使用蓝牙进行无线传输。在接收端心脏信号显示可以是耳机也可以是电脑或掌上电脑。

传统听诊器的存在问题是声音极低, 在心音分析方面存在一些缺点 [3]：1、心音机制在临床诊断中仍在争论中；2、PCG诊断技术缺乏定量分析；3、听诊是容易受主体性的医生和测量环境影响的；4、大量的心音组件是低频的,这一点很重要，杰出的医生一般不能得到明确诊断。5、当前主要临床应用心脏的声音听诊机械听诊器的准确性很低[7]。摘要介绍的无线电子听诊器,克服这些缺点。整个系统的设计包括不同心音电路信号处理的仿真, 相关论文的组织工作,最后得出系统的结论。

2 相关工作

听诊器的发展可以追溯到十九世纪开始时一个法国医生叫雷奈克，他1816年发明了第一个听诊器。心率监测系统使用zigbee无线传输[2]。系统包括一个绷带大小心跳传感单元,无线通信链路,一个网络数据库。[3][4]电子听诊器是基于嵌入式处理器和蓝牙传输实现的短距离听诊。它由便携式装置预处理后心音可以放大。此外,数据可以通过蓝牙传送到电脑。数字听诊器的设计是对心音阐释

[9]。它的目标是开发一个以外围接口控制器捕捉到的心音为基础的数字听诊器。所用的设计装置由硬件阶段前端拾取电路，单片机，液晶与串行EEPROM。电子听诊器捕获的数据可以被发送到PC软件应用中分析，主要部分是心音检测可以帮助研究。它由心音检测系统基于新xh-6传感器收集轻微的心脏声音信号，实时显示[18 ]，提出了一种新的概念诊断系统，电子听诊器是基于智能分析软件根据病人的结果系统的构建一个数据库，包括正常S1和S2；一系列的心脏病杂音也储存在数据库中。数据传输局域网是在文[ 19 ]提出的一种Web远程数字听诊器，以现有的软件设计进行描述，电脑和互联网为远程操作，虚拟仪器实现硬件接口设备集成。

市场上有几种市售的电子听诊器。其中之一是3M制造的利特曼电子听诊器模型3000 3兆，放大了18倍以上的最佳非电子听诊器。还有一个电子听诊器是c.e.i制造的常用的CEI电子听诊器ce-321模型，可以放大到18倍的范围和标准声内置，8级音量控制。

3心音

心音是心脏肌肉打开阀门让血液流入从室时产生的。一个正常的心脏会产生两心音S1和S2，如图所示图1。S1标志着收缩期开始，二尖瓣和三尖瓣血后从身体和肺部返回关闭阀门时产生的声音。S1主要由在30Hz能量45赫兹的范围内。S2标志着收缩期的开始和结束舒张。在血液离开心脏主动脉瓣和肺动脉瓣关闭对身体和肺部时产生声音，在此期间产生最大能量，频率在50赫兹- 70赫兹的范围内具有较高的音频。通常情况下，心脏声音和杂音的强度比较低，频率约100–1000赫兹。同时，语音信号能被人听到。因此，用声学听诊器听诊相当困难[9-10]。

图1心音

4系统设计

图2传感器

系统设计分为两部分，发射机和接收机。图2显示了发射机系统的体系结构。该发射机系统由下列硬件组成：1）前端电路–传感器，前置放大器，滤波器，功率放大器可变增益单片机和ZigBee模块。

4.1前端电路

前端电路是信号采集和预处理系统[ 11 ]。第一部分是传感器，传感器，可用多种类型的电子元件将身体的声音转换成电子信号[ 12 ]。麦克风和加速器是用于传感器录音的必然选择。麦克风是完美的应用[ 13 ]。麦克风的输出的信号被反馈送到信号预处理模块。

信号预处理电路由,基本放大电路,滤波电路和第二放大电路三个部分组成。信号预处理电路的作用是调整信号从传感器传出一系列的放大和过滤,这样就满足了后续的A / D采样和信号噪声比改进的要求。这个电路利用运算放大器设计[16]。前置放大器来提高低从冷凝器麦克风进一步放大线路电平。这里是用于设计op-amplm741前置放大器。它有20个计算出的增益反馈电阻器的电阻值。前置放大器的输出被反馈送到一个有源低通滤波器截止（100赫兹到1000赫兹），

心音和呼吸音和传递背景声音降低。频率选择通过选择电容值。滤波器增益为1.6。从滤波器的输出信号通过功率放大器处理供应必要的功率来驱动耳机进一步放大。LM386电路是一个音频放大器设计用于低压使用者应用程序提供电压和电流增益的信号[17]LM741用于前置放大器的设计。因此，可变增益设计功率放大器运算放大器LM386的帮助下获得增益可以通过改变给定的放大器通过输入不同的锅。

图3 信号预处理电路

4.2 单片机和zigbee模块

信号预处理电路的输出是通过模数转换器转换成数字形式。内置的微控制器逐次逼近的12位ADC。pic18f2423是这里的微控制器。一些特点如下: 0-40 MHz工作频率；

16 kb的flash程序内存；

768字节数据存储器；

12位ADC(10输入通道)；

串行通信:- SSP；

无线传输模块优先采用Jennic ZigBee JN5148。jn5148-001的是一系列超低功耗，高性能，表面贴装模块针对ZigBee Pro的网络应用程序，允许用户实现产品在最短的时间，得到最低的市场成本。它的工作频率为2.4GHz，数据传输速率为250 kbps。使用Jennic JN5148模块的无线微控制器提供一个全面的解决方案包括大内存，高CPU和射频性能和RF组件。

4.3 电脑连接

从空调系统的信号（模拟信号）给PC机通过辅助输入引脚存储目的[18-19]。该音频信号被以存储的形式进一步分析WAV文件。这个音频视频接口提供使用网

络摄像头通过互联网进行正确的定位听诊器。本系统使用Java也支持局域网。

4.4 听筒

图4 听筒

图4显示了接收机系统。接收机的硬件设计包括以下几个部分：ZigBee模块，单片机，DAC，功率放大器。ZigBee模块捕获信号传送到单片机。我们用手机扬声器播放此信号。但接收的信号是数字形式，因此我们必须首先转换成模拟。因此，信号单片机给出的12位数字到模拟转换器。这里用PIC16F873单片机。信号从单片机给12位DAC MCP4822。MCP4822器件设计与串行外设接口（SPI）接口直接用微控制器许多可用的端口。然后，该模拟信号通过功率放大器放大和增益控制一样的在发射端。现在这个信号给扬声器。这样的无线

电子听诊器系统提供信号存储在个人电脑上实现的心音进一步的分析。这个信号也可以通过互联网咨询与其他医生。信号预处理系统进行了仿真分析。

5信号预处理系统仿真

电子听诊器是信号采集和调节的电路设计。随着帮助软件Proteus7.6对本电路进行仿真。音频文件作为输入电路和检查用示波器帮助输出。完整的电路模拟心声音,杂音和不同类型的肺音为滤波器的输入中断频率100赫兹和1000赫兹。

1)心音音频文件作为输入给出图5所示(一)。检查过滤器时减少100和1000赫兹,值得注意的是，适当的放大输出为100赫兹频率滤波器。观察不同阶段输出。图5所示(b)到图5(d)。

2)心音与后期收缩期杂音作为输入如图6(a)和输出不同阶段数字示波器图(b)所示图(d)。

图5（a）心音输出

图5（b）前置放大器输出

图5（c）过滤阶段输出

图5（d）功率放大器输出

图6（a）心音与收缩期杂音输入

图6（b）前置放大器阶段收缩期杂音输出

图6（c）过滤阶段收缩期杂音输出

图6（d）功率放大器阶段收缩期杂音输出

3)模拟电路完成对不同类型的肺音，吸气性喘鸣的肺音,肺胸膜摩擦的声和

喘息的声音。可以看出有适当的放大输出滤波器1000赫兹。仿真结果正常肺泡音输入显示。输入在图7中(a)。看到两个器的变化输出所示图7 7(b)和(c)。当肺声音为输入滤波器截止频率1000赫兹是更好选择得到肺音比时，滤波器的截止频率选择100赫兹。在相同的方式下模拟其他肺的声音(之前提到的)。

图7（a）正常肺泡音输出

图7（b）输出功率放大时，滤波器的截止范围

图7（c）输出功率放大时，滤波器的截止频率1000赫兹

6特性

低水平的心脏和肺的声音被放大，清晰可闻，嘈杂的地区适当的听诊是可能的。降噪发生的过滤精度增加。有增益控制设备提供的功率放大器和频率选择为滤波器的设计提供了方便。心音可以存储在个人电脑和通过互联网访问以便与咨询其他的医生。使用ZigBee无线听诊，可能使病人被多个医生监视。

7结论

嵌入式数字听诊器是通过使用嵌入式处理器设计和模拟的。在电脑的帮助下连接,系统还可以存储数据,进一步分析和回放咨询。它将有助于改善心血管疾病诊断的准确性。

前置放大器放大信号的增益为20。设计的滤波器是给予适当的输出，直到切断频率和衰减频率以上。频率的选择可以是通过选择电容值的帮助下开关。功率放大器的增益可控制通过改变电位计输入值连接，由于体积是可以控制的。信号采集和信号处理系统是电子听诊器系统非常重要的组成部分。在Proteus 软件的帮助下，模拟电路的信号预处理系统。仿真结果很明显，设计的电路进行了更好的心脏和肺的声音。

在未来,可以形成多个发射器和接收器网络可以使用zigbee Pro形式。当将会有更多的发射器,它意味着从多个患者心音诊断是可能的。将会有多个接收器,不止一个医生能听到心的一次声音。它会增加诊断的准确性。

参考文献

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【3】杨塘，桂涛曹，立浩，“《基于电子心音听诊器的设计》蓝牙第四对生物信息学和生物医学工程国际会议（icbbe），页1-4号，2010年。

【4】贾仁昌，TSI，《基于无线蓝牙实现心音诊断系统》国际会议，网络，传感与控制，2004年3月。

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【16】Ron Ma，《运算放大器设计指南》由德克萨斯仪器。

【17】保罗霍洛维茨，温菲尔德山，“电子”的艺术2ND版本，剑桥大学出版社【18】费玉 Arme Bilber，frands Voss，《发展智能电子听诊器》，机电一体化和嵌入式系统应用国际会议（MESA），page612-617，月2008日。

【19】白英文和陆朝林，《基于Web的远程数字听诊器》，第九国际在互联网和多媒体系统会议，2005

作者

1)Kadam帕蒂尔·d·d女士分别在2008年获得了普纳大学的电子和电信B.E学位，。目前她是做工程师电子(数码系统)从VPCOE Baramati大学。她的项目工作包括嵌入式系统的应用电子机票和电子听诊器。她有两个全国性会议出版物。

2)Shastri r·k·先生,收到了来自Ambejogai印度区电子与专业化计算机技术工程学院2000年工程学士学位，现在跟随从辛格先生大师,追求Govind工程和技术博士学位,从业印度Ramanand Tirth Marahawada大学。他自2002年以来担任讲师,2008年和2008年以来,他的工作是印度Pratishthan大学维迪雅教授助理。他发表了四篇论文国家会议和两篇论文在国际期刊上。他发布了了信号与系统、数字信号处理、数字图像处理、集成电路设计和微处理器。他的研究兴趣包括生物医学信号处理和图像处理为基础的集成电路。