ZigBee无线模块心率采集设计方案
基于ZigBee的无线数据采集系统方案
.专业整理.无线数据采集控制系统的设计课程名称专业综合课程设计课程设计总评成绩学生XX、学号学生专业班级指导教师XX课程设计起止日期2016.11.7-2016.12.1无线数据采集控制系统的设计第1章需求分析1.1 课程设计题目无线电子开关1.2 课程设计任务与要求无线电子开关的设计PC端用java编写程序通过串口给CC2530模块A发送开关等指令,CC2530模块A通过射频模块将指令以无线方式发送给CC2530模块B,CC2530模块B根据指令开灯或关灯。
针对给定的任务,结合专业课程和专业知识完成系统的硬件或软件设计,对硬件设计：要求完成系统和接口设计,并能动手制作和调试,对测量结果进行分析处理。
设计须提供实物成果。
对软件设计：要求能够熟悉软件工具,设计其算法或者是系统结构,实现该算法和软件,能够对其计算过程进行推导或者是说明软件系统结构,并能调试成功,对实验结果进行分析处理。
通过专业综合的课程设计,使学生能够综合掌握无线传感网技术、java语言程序设计、数据库等课程的专业知识, 要求学生经过课程设计的教学环节进一步理解无线传感器网络的结构和组成原理,掌握数据采集节点,无线传输,串口通信等模块的基本设计方法,完成系统应用程序的设计。
通过专业综合课程设计,提高学生电子信息系统综合设计能力。
掌握电子信息系统的基本开发过程与应用方法。
要求学生经过课程设计的教学环节进一步理解电子信息系统的设计方法,根据所选择的对象进行应用系统的硬件和软件设计,提高学生专业的综合素质与专业能力。
1.3 软硬件运行环境与开发工具软件开发环境为eclipse+IAR Embedded Workbench硬件开发环境为CC25301.4主要芯片说明CC2530是ZigBee无线数据传输其中的一个核心芯片,它能够以非常低的总材料成本建立强的网络节点。
CC2530芯片有四种不同的闪存版本：分别具32/64/128/256KB的闪存。
一种基于ZigBee无线网络的多参数医疗监护节点的设计
一种基于ZigBee无线网络的多参数医疗监护节点的设计胡小海;王志武;颜国正【摘要】对患者进行长时间实时生理参数监控一直是医院慢性病治疗的重要工作之一,针对传统医疗监护设备体形大、成本高、位置固定、接线复杂的缺点,本文结合Zigbee无线技术,从小型化、无线化、网络化入手,设计了一种佩戴于手腕,集成了血压、血氧、体温多参数测量的医疗监护节点,并增加了液晶显示、自动报警等功能.实地实验结果显示,该节点能较准确地测量出患者的多项生理参数,并结合上位网关,搭建起适用于医院、养老院等机构的无线监护系统,极大地方便患者的监护治疗过程与医院的管理.【期刊名称】《北京生物医学工程》【年(卷),期】2015(034)001【总页数】6页(P64-69)【关键词】ZigBee无线技术;多参数测量;无线传感器网络【作者】胡小海;王志武;颜国正【作者单位】上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240【正文语种】中文【中图分类】R318.6近年来，随着生活环境条件的恶化以及中国人口老龄化的加剧，需要长期监护的慢性病与退化性疾病日益增多。
据卫生部统计信息显示，仅2005～2008这3年间，全国慢性病发病率就增长了3个百分点，仅排名第一的高血压就增长了2个百分点。
由此可见，在当下的医疗领域，慢性病的预防与治疗已成为一大热点问题，也是难点问题[1-2]。
相对于一般疾病，慢性病症在常规的治疗手段之外，还需要对患者进行长期不间断的生理参数监控，以预防突发症状以及为医生的后续治疗提供诊断依据。
然而，现有的医疗监护系统，器材笨重、线路复杂，对患者的活动有诸多限制，并且使用成本颇高，这既给患者带来了沉重的心理与经济负担，不利于病情的好转，同时也对患者的正常生活造成了诸多不便[3]。
ZigBee无线技术是近年来通信领域中的研究热点，ZigBee技术基于IEEE802.15.4标准，相比较于蓝牙，ZigBee具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠性、组网简单、灵活的优势，更加适合于工厂、医院等特定场所的控制与监护[4-5]。
基于ZigBee的无线数据采集系统的设计
论文关键词：数据采集ZigBee CC2430C8051F020论文摘要：以C8051F020和射频芯片CC2430为核心设计了低功耗的无线数据采集系统，文章介绍了ZigBee技术、并给出了基于ZigBee的无线数据采集系统的组成，最后通过使用CC2430芯片完成了采集节点、主控单元的硬件与软件设计，实现了数据的采集和无线传输。
数据采集是现场中应用最广的技术之一,企业在生产时需要实时监测电压、温度、压力、流量的变化。
现有的采集系统大多采用预先布线，通过有线方式进行数据采集,主要存在的问题有：扩展性较差、布线繁琐、不方便对移动设备监测，不能进行临时数据采集。
为此本文介绍了如何利用射频芯片CC2430与C8051F020实现基于ZigBee的无线数据采集系统。
1. ZigBee简介ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线协议，主要应用于低速率，低功耗设备的组网，支持250kbit/s的数据传输速率，可以实现一点对多点的快速组网。
ZigBee技术的主要优点有省电、可靠、低、时延短、网络容量大、安全。
完整的ZigBee协议栈由层、介质访问控制层、网络层、安全层和应用层组成。
IEEE 802.15.4定义了物理层和介质访问控制层协议, 网络层和安全层由ZigBee联盟制定,应用层根据用户自己需要,对其进行开发利用。
无线通信技术上,采用免冲突多载波信道接入(CSMA-CA)方式避免了无线电载波之间冲突。
此外,为保证传输数据的可靠性,建立了完整的应答通信协议。
ZigBee设备为低功耗设备,其发射输出功率为03.6dBm,通信距离为30～70m,具有能量检测和链路质量指示能力,根据这些检测结果,设备可以自动调整发射功率,在保证通信链路质量的条件下,最低限度地消耗设备能量。
在组网性能上,ZigBee可以构造为星形网络或者点对点对等网络。
在每一个ZigBee组成的无线网络中,连接地址码分为16bit短地址码或者64bit 长地址码,具有较大的网络容量[1,2，3]。
基于ZigBee无线网络的心电监测系统的设计与实现
ｎｅ ｔ ｎ－Ｏ ｏｖ ｒ ｏｍｅ ｔ ｏｓ ｐｒ ｂｌ ｃｉ ｌ ｅｃ ｏ ｈ ｅ ｏ ｅｍｓ， ｓ ａｐ ｐｒ ｏｓ ｓ ｔ ｐ ｅｒ ｏｐ ｅ ａｎ ＣＧ ｍｏｎｔｒｎ ｓ ｓｅ ｈｉ Ｅ ｉ ｉｇ ｙ ｔｍ ｂ ｅｄ ｏ ａｓ ｏｎ ｇＢ ｗｉ ｅｓ ｎｅｗ ｏ ｋＴ Ｚｉ ｅｅ ｒ ｅｌ ｓ ｔ ｒ ｏ
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Ｚｉ ｅ ｇＢｅ ｗｉ ｌｓ ｎ ｔ ｋ ｒ ｅ ｓ ｅｗｏｒ ｗａ ｇｉｅ Ｍｅ ｗｈｌ ｔ ｄ ｉ ａｎ ａ ｈｉｖ ｅ ｓ ｖ ｎ． ａｎ ｉ ｈｅ ｅｓｇｎ ｅ， ｄ ｃ ｅ ｅｍｅｎ ｏ ｍ ｏ ｔ ｉｇ ｏｔ ｅ ｔ ｆ ｎｉ ｎ ｓ ｆ ｏｒ ｗａｒ ｏｎ ｏｍｐｕｅｒ ｓ ｃ ｔ ｉ ａｃ ｏｍ ｃ
王 青 吴 小培
（ 安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室， 安徽 合肥 ２０ ３ ） ３０ ９
摘 要
传 统 的 有 线 心 电监 测 系统 导线 连 接 复 杂 、 可移 动 和 扩 展 性 差 的 缺 点 。 为 了 克服 这 些 问题 提 出 了一 种 基 于 ＺｉＢｅ 不 ｇ ｅ 无 线 网络 的 心 电监 测 系统 。为 实现 这 个 目标 ， 首先 完成 了心 电信 号 的采 集和 处 理 电路 的设 计 详 细介 绍 了具有 模 数 转 换 功
关 键 词 ： 电 ， ｉＢ ｅ 模／ 转 换 ， 换 时 间 ， 线 网络 心 Ｚｇ ｅ ， 数 转 无
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒｃ
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新型zigbee无线传感网络的心电监护系统的研究与设计(1)
新型Zigbee无线传感器网络的心电监护系统的研究与设计摘要传统的有线心电监测系统导线连接复杂、不可移动和扩展性差的缺点。
为了克服这些问题，提出了一种基于Zigbee无线网络的心电监测系统。
为实现这个目标，首先完成了心电信号的采集和处理电路的设计。
详细介绍了具有模数转换功能的终端节点、网络协调器节点的设计。
给出了整个Zigbee无线网络的结构，并完成了监测软件的设计和实现。
结果说明，系统有较好的灵活性和扩展性，为心电监测提供了一个方便、有效的无线解决方案。
关键词：心电、Zigbee、A/D转换、无线网络0、前言心电信号中包含着人体最基本、最重要的生理参数,对这些生理参数进行监护与检测对患者的健康以及心血管疾病的预防和治疗有着极其重要的意义。
近年来,心脏病的发病率和致死率呈现出上升势头,心血管疾病己成为世界上最为普遍的也最危害健康的疾病。
由于这类病症都具有偶然性和突发性的特点,因此要防治心脏病就必须对患者进行长时间的跟踪治疗。
同时,心脏病的发病特点使得心脏病的治疗时机显得尤为重要,如急性心肌梗塞最正确治疗时间为发病后的一小时之内,但研究结果说明:只有不到1/5的病人在心肌梗塞发作后一小时内被送往医院接受治疗。
针对这种情况,需要寻求一种有效的解决方法,使得医生在患者病发后能够及时获得有效的心电数据,从而减少患者从病发到接受治疗的延误时间。
因此,心电监护便成为了一种很可行的有效解决方法。
现今,人们对自身健康问题的关注程度越来越高。
而随着传感器技术、无线通信技术和信息技术的发展,远程医疗和健康监护得到了更为广阔的发展空间。
健康监护中最常使用的就是心电监护。
心电监护系统的设计,己成为现代医学仪器发展的一个必然趋势。
建立功能强大的心电监护系统,可以到达对患者进行实时心电监护的目的,同时能够对患者的心电数据进行自动分析与诊断。
医生可通过监护系统实时查看患者的心电图,如假设发生心电异常,系统将及时发送报警信息,以减少患者病发的危险;同时能够将发病时的心电波形通过传输线路输送到医生那里,以便于医生进行诊断分析,并制定有效的治疗方案。
ZigBee技术的数据采集设备设计
ZigBee技术的数据采集设备设计参考资料：/s/blog_71facf0001010n63.html1 总体设计方案在钢铁企业的工厂里，除了原料场、焦炉、高炉等，还包含有各种监测控制设备，如对温度、湿度及对煤气等物理量进行采集的设备，环境检测显得尤为重要。
一般情况下采集设备以有线网络系统的形式采集与传输数据。
但是在布满各种设备的钢铁厂车间里采用有线电缆实现温湿度等工业数据监测采集，有布线非常困难，不便于维护，设备不能随意移动等缺点。
而ZigBee网络是一种先进的无线传输技术，它有着功耗低，数据传输可靠，网络容量大，安全性高，实现成本较低等优点，此方案可以使钢铁工厂测量装置易于安装，便于维护，传输可靠。
图1为此方案的系统结构图。
ZigBee是基于IEEE 802.15.4无线标准之上的有关组网、安全与应用技术，使用了IEEE 802.15.4标准定义的物理层与MAC 子层。
它采用直接序列扩频技术，工作在868 MHz，915 MHz，2.4 GHz的ISM频段。
主要应用在消费电子设备、生态监测、农业自动化和医用设备等领域。
ZigBee规范定义了三种设备：ZigBee协调器，ZigBee路由器和ZigBee终端设备。
在组网方式上，主要采用星状网，树状网和网状结构。
采用新兴ZigBee组网技术的环境监测系统，可以改变传统的管理方式，对区域的环境数据实施连续、有效监测与分析，充分发挥了实时监测在环境管理中的作用。
特别是对人员无法接近的危险、恶劣环境的实时在线检测，使得能够在中心监控室可以监视环境运行状态。
2 硬件电路设计2.1 处理器模块一个SPI接口，带有5个片选线。
同时含有一个2线串行接口。
此MCU含有21个GPIO口，每个GPIO端口可通过软件分别配置成输入或输出，并提供推挽式输出或漏极开路输出。
本文采用的是对温度和湿度数据量进行监测，在实际中可在GPIO口外接各种煤气的专用传感器，从而实现对钢铁工厂里的环境量的全面监测。
基于zigbee的心电监护节点设计与实现
基于zigbee的心电监护节点设计与实现【摘要】人体生命体征参数中心电信号引人注目。
如何简便、快捷、有效的检测心电信号成为目前值得思考的重要问题。
我们设计一种基于Zibeede心电信号采集节点，采用BMD101芯片对采集到的心电信号进行预处理，采用cc2530芯片实现处理模块与监测模块的Zigbee通信，最终在上位机显示心电信号波形，完成心电信号的无线监测过程。
【关键词】心电;zigbee;信号采集一、引言由于心脏病的突发性，造成较高的死亡率，心电图作为诊断心脏状况的重要指标，其获取显得尤为重要。
目前的心电监护设备基于传输方式分为两类，一类是有线传输的设备，主要应用于医院等大型医疗机构;一类是基于蓝牙、移动通信网、Zigbee等无线方式心电信号传输设备。
由于前者检测线路复杂，体积庞大，患者只能通过在医院进行检测，随着人们生活水平的提高，体积小、携带方便的便携式无线传输心电监测节点引起了人们广泛的关注。
我们设计一种基Zigbee 的心电监测节点，能够方便快捷的获取人体心电信号。
二、心电节点的构建及原理由于人体体表心电信号非常微弱，一般只有0.01-5mv，频谱能量主要集中在0.25-35HZ之间，加上来自外部和人体内部器官的干扰，易使人体心电信号发生改变[1]。
这些叠加在心电信号中的干扰主要有工频干扰、基线漂移、电极接触噪声等[2]，所以在将心电信号放大之前，需要进行滤波去噪等处理。
该节点系统的框图如图1所示，包括前端采集模块、微处理器模块、无线发送模块、无线接收模块及波形显示模块。
由标准双极导联采集人体心电信号，经由BMD101芯片对信号进行滤波、放大、反馈补偿等处理，信号被发送至CC2530芯片以进行信号的Zigbee发送，在接收端，接收到的心电波形通过waveshow显示在电脑终端。
图1 心电节点系统结构框图图2 BMD101接口示意图三、心电节点硬件设计1.心电节点采集处理模块人体心电信号属生物医学信号，具有强度弱、频率低、易受干扰等特点[3]。
基于zigbee的小区心电监控设计
电气信息学院毕业设计说明书题目：基于zigbee的小区心电监控设计专业：测控技术与仪器年级：学生：学号：指导教师：完成日期：基于zigbee的小区心电监控设计摘要：本文主要介绍一种智能便携心电采集分析仪的设计及关键技术。
该仪器具有体积小、抗干扰能力强、灵敏度高和超低功耗等特点；其主要由数据采集模块、数据分析处理模块、数据显示和保存模块、zigbee模块、上位机显示、串口通讯等组成。
处理芯片采用STC90LE516AD单片机。
该系统性能可靠，成本低廉，抗干扰能力强、体积小、重量轻、携带方便等特点。
关键词：便携式心电仪；心电信号；zigbee；LCD显示；SD卡存储Abstract:This paper describes an intelligent portable ECG acquisition andanalysis instrument design and key technologies. The instrument issmall, anti-interference ability, high sensitivity and low power consumption, etc; the main by the data acquisition module, data analysis and processing module, data display and save the module, zigbee module, the host computer display, serialcommunications component . Processing chip STC90LE516AD microcontroller. The system is reliable, low cost, anti-interference ability, small size, light weight, portable and convenient.Keywords:portable rapid electrocardiograph;ECG;zigbee;LCD display;SD card storage目录1 前言 (1)2总体方案设计 (2)2.1方案比较 (2)2.2方案论证与选择 (3)3单元模块设计 (5)3.1心电调理电路 (5)3.1.1前置放大电路 (7)3.1.2 50Hz陷波电路 (8)3.1.3 带通滤波器电路 (9)3.1.4 100HZ陷波电路 (9)3.1.5 后级放大电路 (10)3.2心电信号数字处理电路设计 (11)3.2.1 单片机系统模块设计 (11)3.2.2 LCD显示模块电路 (12)3.2.3 SD卡存储电路 (13)3.2.4 子机zigbee模块电路 (14)3.3主机监控模块 (14)3.3.1 单片机电路 (15)3.3.2 RS232转换电路 (15)3.3.3 主机zigbee模块 (16)3.4特殊器件的介绍 (17)3.4.1 STC90LE516AD (17)3.4.2 LM358 (18)3.4.3 zigbee模块 (19)4软件设计 (22)4.1开发环境与语言 (22)4.2程序设计思想 (22)4.3程序设计结构总流程图 (23)4.4主要模块软件设计 (23)4.4.1 STC90LE516AD模块软件设计 (23)4.4.2 SD卡存软件设计 (24)4.4.3 LCD液晶显示软件设计 (25)4.4.4 串口通讯子程序设计 (26)4.4.5 上位机程序设计 (27)5 调试 (28)5.1软件仿真调试 (28)5.2硬件调试 (32)5.1.1 心电调理电路调试 (32)5.1.2 单片机调试 (32)5.1.3 系统整体调试 (32)5.3软件调试 (33)6 结论 (34)7 总结与体会 (35)8 谢辞（致谢） (36)9 参考文献 (37)附录1：电路原理图 (38)附录2：设计程序 (41)附录3：外文资料翻译 (68)1 前言心电信号是人体重要的生理信号，再有人体心血管系统的生理和病理信息。
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ZigBee无线模块心率采集设计方案
引言
从2013 年开始，智能腕表、手环、眼镜陆续进入大众视野，成为潮人们追捧的对象，这一年更被业界认定为可穿戴设备元年。
简单来说，可穿戴设备就是指可以直接穿在身上，或是整合到用户的衣服或配件上的一种便携式设备。
然而随着无线传感器技术的发展.各式各样的可穿戴的智能服装也逐步出现在人们的生活中，智能服装就是把小型的芯片、电子元器件、电源等设备嵌入到服装中，可以实现特定的功能，以此方便人们的生活。
1 光电反射式传感器工作原理
Pulsesensor 是一款用于脉搏心率测量的光电反射式模拟传感器。
采用光电容积法的原理对信号进行采集，将其佩戴于手指或耳垂等处，利用人体组织在血管搏动时造成透光率的不同来测量脉搏。
由于脉搏是随心脏的搏动而周期性变化的信号，动脉血管容积也周期性变化，因此光电变换器的电信号变化周期就是脉搏频率。
1.1 系统功能模块划分
本文整体系统的功能模块划分如图1 所示。
包括ZigBee 无线数据采集模块、微处理模块、无线数据收发ZigBee 无线模块、液晶显示模块和串口通信模块等。
图1：系统功能模块图
1.2 整形电路的设计
本系统的整形电路采用四电压比较器LM339 和若干电阻电容构成单限电压
比较电路。
图2 所示为整形部分的电路原理图，由于脉搏信号经整形后为幅值为23 V 的方波信号，因此将阈值电压设定为2.5 V 较为合适，整个电路由+5。