無(wú)線集散醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

    圖1中，各OEM模塊都和PC機(jī)通過(guò)無(wú)線傳輸模塊進(jìn)行串口通訊來(lái)交換信息。各OEM模塊采集的數(shù)據(jù)在PC機(jī)上進(jìn)行處理后被存儲(chǔ)。用戶(hù)可以在中央監(jiān)護(hù)軟件界面上選擇任意模塊查看實(shí)時(shí)采集來(lái)的數(shù)據(jù)或波形，軟件可對(duì)數(shù)據(jù)自動(dòng)作出分析，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
2 各模塊功能與特點(diǎn)
2.1 控制顯示傳輸模塊
    控制顯示傳輸模塊以Atmega161單片機(jī)為核心，外接WGM-12864圖形LCD模塊、按鍵和NRF903無(wú)線收發(fā)模塊。其電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。

    Atmega161是Atmel公司生產(chǎn)的一款低功耗CMOS RISC的8位單片機(jī)，其具有1MIPS/MHz的性能，16K字節(jié)的FLASH,512字節(jié)的EEPROM,1K字節(jié)的存儲(chǔ)器，35個(gè)通用I/O口，32個(gè)通用工作寄存器，三個(gè)定時(shí)器，內(nèi)外中斷源，兩個(gè)可編程的UART、SPI口以及三種可以通過(guò)軟件選擇的節(jié)電模式。
    WGM-12864B模塊是單色圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，點(diǎn)陣數(shù)為64×128。其8位數(shù)據(jù)線與Atmega161的PA口相連，控制線和PC口的高6位相連，D/I表示數(shù)據(jù)總線上的信號(hào)是點(diǎn)陣數(shù)還是控制命令字，R/W表示當(dāng)前操作是讀或?qū)懖僮鳎珽是使能控制端，RST是復(fù)位端，CS1、CS2是左右點(diǎn)陣區(qū)選端。PC1、PC2、PB1、PB0為功能選擇鍵，可以和LCD一起形成菜單方式的人機(jī)交互界面，控制相應(yīng)的OEM模塊。在工作模式下LCD可以顯示從OEM模塊獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。
    NRF903模塊是無(wú)線收發(fā)模塊。NRF903是NORDIC公司推出的單片無(wú)線收/發(fā)一體芯片，它采用Bluetooth（藍(lán)牙）核心技術(shù)設(shè)計(jì)，在一個(gè)32腳的芯片中包括了三段高頻發(fā)射、高頻接收、PLL合成、I/Q調(diào)制、I/Q解調(diào)、多頻道切換、異步通訊接口等，其編程接口CFG_CLK（配置寄存器時(shí)鐘）、CFG_DATA(配置寄存器數(shù)據(jù))、CS（配置寄存器片選）分別和Atmega161的SPI口PB7(SCK)、PB5(MOSI)、PB4(SS)相連，可對(duì)工作頻率、通道、輸出功率和輸出時(shí)鐘頻率等參數(shù)進(jìn)行編程設(shè)置。設(shè)置CS為高電平，來(lái)自單片機(jī)的14位控制字，在每個(gè)CFG_CLK編程模式時(shí)鐘信號(hào)的上升沿，將CFG_DATA端上的邏輯值寫(xiě)入組態(tài)寄存器，編程信息被裝入，參數(shù)設(shè)置完成。STBY、PWR_DWN分別和Atmega161的PD6、PD5相連，可以設(shè)置為待機(jī)或掉電模式。數(shù)據(jù)接口DATA和Atmega161的一個(gè)UART1口相連，用來(lái)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。TXEN腳和PD7相連，用來(lái)控制數(shù)據(jù)的收發(fā)。
2.2  心電OEM模塊
    心電OEM模塊采用北京邁創(chuàng)通元電子儀器有限公司的BT007七通道心電板。BT007能夠自動(dòng)測(cè)量人體的心電波、呼吸波、心率、呼吸率、體溫等參數(shù)，具有如下特點(diǎn)：同步七通道心電波，四級(jí)程控增益，三級(jí)濾波方式（診斷方式、監(jiān)護(hù)方式、手術(shù)方式），起博脈沖抑制功能，導(dǎo)聯(lián)脫落報(bào)警，心率范圍20～250BPM，抗除顫及電刀干擾，阻抗呼吸，呼吸率范圍5～99BPM；采用雙體溫測(cè)量，測(cè)量范圍為0～50°C,顯示精度0.1°C,測(cè)量精度0.2°C。與用戶(hù)的通訊接口為UART串口通訊方式，內(nèi)部有兩種通訊協(xié)議：同步三通道心電協(xié)議與同步七通道心電協(xié)議,可以通過(guò)跳線選擇。同步三通道心電協(xié)議的特點(diǎn)為：19200波特率，8位數(shù)據(jù)，1個(gè)起始位,一個(gè)停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)位；同步七通道心電協(xié)議的特點(diǎn)為：28800波特率，8位數(shù)據(jù)，1個(gè)起始位，一個(gè)停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)位?？梢酝ㄟ^(guò)MCU向該模塊發(fā)送控制字，控制心電增益、濾波方式等；心電板向MCU傳送的數(shù)據(jù)，以1個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)頭加若干字節(jié)數(shù)據(jù)為一組，成組發(fā)送，其中數(shù)據(jù)頭為251～254，數(shù)據(jù)字節(jié)為0～250。MCU可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類(lèi)存儲(chǔ)、分析、顯示并實(shí)時(shí)傳送給PC機(jī)。
2.3  血氧OEM模塊
    血氧OEM模塊采用北京邁創(chuàng)通元電子儀器有限公司的DIGISAT脈搏血氧模塊。該模塊通過(guò)TTL電平的UART口與MCU進(jìn)行通訊。它可以提供如下數(shù)據(jù)：動(dòng)脈血氧飽和度、脈率、體積掃描圖、棒圖、信號(hào)強(qiáng)度和狀態(tài)信息。它的通訊協(xié)議和BCI通訊協(xié)議兼容，數(shù)據(jù)傳送波特率為4800bps，傳送格式為：8位數(shù)據(jù)+奇偶校驗(yàn)位+1個(gè)停止位。每秒鐘向MCU發(fā)送60個(gè)數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包為5個(gè)字節(jié)。
2.4 血壓OEM模塊
    血壓OEM模塊采用北京邁創(chuàng)通元電子儀器有限公司的BTN602無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量模塊。該模塊也通過(guò)TTL電平的UART口與MCU進(jìn)行通訊。其接收外部命令后，完成相應(yīng)操作，返回系統(tǒng)狀態(tài)和相應(yīng)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)格式為：起始位+8位數(shù)據(jù)位+1位停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)位，波特率為4800bps。
3 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)——中央監(jiān)護(hù)軟件
    該軟件采用VC語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)。在同醫(yī)院以往管理系統(tǒng)結(jié)合的前提下，按照統(tǒng)一規(guī)范的原則，實(shí)現(xiàn)了新老系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，充分保證了原有系統(tǒng)的獨(dú)立可靠性，實(shí)現(xiàn)了軟件結(jié)構(gòu)的模塊化和重構(gòu)性。該系統(tǒng)首先需要管理員將入院病人信息手工錄入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中關(guān)鍵信息保存到中央數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中；然后對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行排序、統(tǒng)計(jì)、分類(lèi)。按照類(lèi)別把數(shù)據(jù)復(fù)制到各個(gè)部門(mén)的監(jiān)護(hù)中心數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)啟動(dòng)監(jiān)護(hù)需求時(shí)，開(kāi)始對(duì)病人進(jìn)行監(jiān)護(hù)并記錄。病人的監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)報(bào)警級(jí)別可根據(jù)監(jiān)護(hù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。查詢(xún)時(shí)，可分別顯示關(guān)鍵數(shù)據(jù)和圖像，并可對(duì)查詢(xún)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行備注，對(duì)圖像進(jìn)行批注，還可批量打印輸出關(guān)鍵數(shù)據(jù)和圖像文件。其軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。