醫(yī)生PDA遠程無線心電監(jiān)護軟件系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

1、編號 本科生畢業(yè)論文本科生畢業(yè)論文 醫(yī)生醫(yī)生 pdapda 遠程無線心電監(jiān)護軟件系遠程無線心電監(jiān)護軟件系 統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) design and implementation of software system for remote wireless ecg monitoring based on pda 學(xué)學(xué) 生生 姓姓 名名李英健李英健 專專 業(yè)業(yè)電子信息工程電子信息工程 學(xué)學(xué) 號號050491133 指指 導(dǎo)導(dǎo) 教教 師師馮濤馮濤 學(xué)學(xué) 院院電信學(xué)院電信學(xué)院 20092009 年年 6 6 月月 摘摘 要要 pda（personal digital assistant,個人

2、數(shù)字助理）憑借其自身的計算能力、與 多種無線通訊模塊如藍牙模塊、cdma/gprs 通訊模塊等的集成，在醫(yī)療領(lǐng)域 發(fā)揮著越來越重要的作用。將 pda 這種便攜式終端引入心電實時監(jiān)護，可以 為醫(yī)生提供了一個全新的、動態(tài)的、便攜的心電信息處理平臺。pda 與遠程無 線心電實時監(jiān)護系統(tǒng)的集成，使得不僅病人的心電信息可以被隨時隨地隨意地 實時獲得，醫(yī)生對病人心電信息的監(jiān)護也可以隨時隨地隨意地進行。 醫(yī)用 pda 遠程心電監(jiān)護軟件是遠程無線心電監(jiān)護系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。它 接收通過 cdma-internet 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟∪诵碾娦盘?，對病人進行實時遠程心電 監(jiān)護；并可從心電數(shù)據(jù)庫中下載歷史心電數(shù)據(jù)，對其進行

3、回放分析。 首先，本文介紹 pda 端軟件在整個監(jiān)護系統(tǒng)中的作用，并闡述了 pda 端監(jiān)護軟件的總體設(shè)計與框架。然后，介紹了系統(tǒng)的通信模型和通信協(xié)議，分 章敘述了各個具體功能模塊的工作流程、關(guān)鍵技術(shù)與實現(xiàn)方法。 基于 at89c52 低功耗 mcu 的便攜式心電監(jiān)護儀及其系統(tǒng)的研究。根據(jù)人 體心電信號的特征，設(shè)計性能優(yōu)良的心電信號采集系統(tǒng)，選用低功耗 8 位單片 機 at89c52 和大容量 flash 存儲器對采集的心電信號進行記錄、實時分析及處 理。所研制的監(jiān)護儀帶有液晶顯示器，能實時顯示所檢測的心電信號，配合按 鍵提供友好的中文菜單，操作簡便，心電數(shù)據(jù)也可通過 rs232 接口向上位機傳

4、 送。該監(jiān)護儀能長期、連續(xù)、可靠、穩(wěn)定的工作:同時還具有體積小、存儲容量 大、功耗低等特點，便于隨身攜帶，使用方便。 還利用單片機匯編語言編寫了信號處理軟件模塊以及 ecg 信號特征點的檢 測模塊，配合優(yōu)良的心電采集系統(tǒng)，液晶顯示器能夠?qū)崟r不失真的再現(xiàn)心電信 號波形。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：pda 遠程心電監(jiān)護遠程心電監(jiān)護 cdma 實時監(jiān)護實時監(jiān)護 傳輸協(xié)議傳輸協(xié)議 abstract with powerful computing ability and integration with wirelesscommunication module such as blue tooth and gpr

5、s/cdma, pda play amore and more important role in field of medical treatment. comparing withtraditional holter system, the advantage of ecg remote monitor system isthe ability to help doctor to obtain patients ecg more quickly and completely,which make it be more suitable to monitor heart disease wh

6、ich is chronic butcome on all of a sudden. if pda is introduced to this system, to obtainpatients real-time ecg will be more conveniently. pda provides a mobileand convenient information process service to doctors. with the help of pda,doctors can obtain patients ecg anytime and everywhere. pda soft

7、ware system of real-time ecg monitoring is a subsystem ofecg remote monitor system. in this paper, the role of pda software systemplays in ecg remote monitor system is introduced firstly, and then thearchitecture of pda software system. thirdly, communication model andcommunication protocol of the s

8、ystem are described. the author is engaged in the studying and manufacturing of portable ecgmonitor and its system based on at89c52 low power mcu. according to thecharacteristic of humans ecg signal, an excellent ecg signal sampling systemwas designed. further more, the monitor uses low power 8-bits

9、, single chipmicrocomputer at89c52 and bulk flash memory to record, analyst, and processthe ecg signal at real time. the monitor uses lcd to show the ecg wavesdetected. cooperated with buttons, it provides amicable chinese menu and makesoperation simple and convenient, and the ecg data can be transm

10、itted topersonal computer by serial rs232 interface. this monitor can work stably andreliably for a long time, and with some excellencies such as mini volume, bulkmemory, low power, etc. it is convenient to be taken with and used. by use of the assemble language in programming, the author also makes

11、 anecg auto-analysis software module. this software is convenient to be used aswell as has friendly interface. with the excellent ecg signal sampling system,the lcd can show the ecg waves detected at real time. keywords: pda ecg remote monitoring cdma real-time monitoring transfer protocol 目目 錄錄 第一章

12、第一章 緒論緒論.1 1.1 課題背景和意義.1 1.2 國內(nèi)外發(fā)展概況.1 1.3 本課題方案思路的形成.2 第二章第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計系統(tǒng)總體設(shè)計.3 2.1 遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)的總體架構(gòu).3 2.2 醫(yī)用 pda 心電監(jiān)護軟件的總體設(shè)計.4 2.2.1 pda 心電監(jiān)護軟件需求分析.4 2.2.2 pda 心電監(jiān)護軟件架構(gòu)設(shè)計.5 第三章第三章 心電信號檢測電路設(shè)計心電信號檢測電路設(shè)計.6 3. 1 引言.6 3. 2 前置放大器設(shè)計.6 3. 2. 1 心電信號的提取.6 3. 2. 2 前置放大電路.7 3. 3 工頻陷波器.8 3.3.1 電路元件參數(shù)的設(shè)計.9 3. 4 低通濾波電

13、路.9 3.5 高通濾波電路.10 3.6 導(dǎo)聯(lián)脫落檢測電路.12 第四章第四章 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).13 4.1 引言.13 4.2 數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng).13 4.2.1 數(shù)據(jù)緩沖.14 4.2.2 at29lv040 大容量閃存.14 4. 3 液晶顯示系統(tǒng).15 4.3.1 硬件連接電路.16 4. 4 rs232 串行接口電路.16 第五章第五章 pda-心電信息中心通信模型心電信息中心通信模型.18 5.1 tcp/ip 協(xié)議.18 5.2 pda-心電信息中心應(yīng)用傳輸協(xié)議.18 5.2.1 pda-心電信息中心控制信息傳輸協(xié)議.19 5.2.2 pda-心電信息中心心電

14、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議.19 5.3 socket 編程實現(xiàn) tcp/ip 通信.23 5.2.3 socket 通信流程 .24 5.2.4 socket 通信的多線程實現(xiàn) .25 結(jié)結(jié) 論論.27 參考文獻參考文獻.28 致致 謝謝.29 第一章第一章 緒論緒論 1.11.1 課題背景和意義課題背景和意義 心臟病是現(xiàn)代工業(yè)社會中人類生命威脅最大的疾病之一。隨著人們生活節(jié)奏 的加快以作壓力的增加，心臟病的發(fā)病率不斷增加。在美國、日本和歐洲，心臟 疾病居人口疾病死亡率的第一位，在我國居第三位。心臟病己成為危害人類健康 的多發(fā)病和常見病，因此心臟系統(tǒng)疾病的防治和診斷是當今醫(yī)學(xué)界面臨的首要問 題。 心臟病是

15、慢性病，具有長期帶病，急性發(fā)病的特點，心臟病患者具有很大的 分散性和移動性，大部分患者分布在社會上（家中或工作場所） ，處在日常的工作 和生活中，具有較大的活動范圍。據(jù)我國衛(wèi)生部數(shù)據(jù)中心統(tǒng)計，70%以上的心臟病 患者是在社會上或家中突然發(fā)生冠心病急性事件（惡性心律失?；蚣毙孕募」Ｈ?， 大部分人因失去搶救時間死于醫(yī)院外1。這些病人如果能夠獲得及時的搶救與護 理，是很有可能避免死亡的。因此，對心臟病人進行長期甚至是終生的心臟監(jiān)測 是非常必要的，可以預(yù)先發(fā)現(xiàn)異常征兆并及時給予救治，可以大大降低死亡率和 致殘率，同時降低醫(yī)療費用。 1.21.2 國內(nèi)外發(fā)展概況國內(nèi)外發(fā)展概況 心臟遠程監(jiān)護是遠程醫(yī)療

16、2中的遠程監(jiān)護（telemonitoring）和家庭護理 （home healthcare）的一個應(yīng)用，遠程監(jiān)護技術(shù)是近年來遠程醫(yī)療非常重要的一 個研究領(lǐng)域，但在遠程醫(yī)療中又是一個相對薄弱的研究領(lǐng)域。遠程監(jiān)護提供了一 種通過對生理參數(shù)進行連續(xù)監(jiān)測來研究遠地對象生理功能的方法。20 世紀 70 年代， 美國研制成功了利用電話線傳送心電圖的監(jiān)測系統(tǒng)(ttm) 。ttm 系統(tǒng)是以微機為 基礎(chǔ)的心電傳輸/接收和心電數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，通過電話線傳輸心電信息及計算機 處理實現(xiàn)對病人的心電監(jiān)護。病人應(yīng)用記錄/發(fā)射器可隨時、隨地通過電話線向監(jiān) 測中心傳輸心電數(shù)據(jù)，醫(yī)生根據(jù)心電信號改變和患者訴說的病情，向患者提供

17、診 斷與治療意見，為院外心臟病人的長期心電監(jiān)測和治療提供了方便。在此后的加 多年中，ttm 系統(tǒng)發(fā)展迅速，而且與之相對應(yīng)的患者隨身攜帶的監(jiān)護儀也取得了 很大的發(fā)展。 進入 21 世紀，醫(yī)學(xué)電子儀器的發(fā)展趨勢是:1.高精度、高保真、快速實時顯示; 2.更加多功能、智能化、小型化和網(wǎng)化;3.處理特異性強的診斷與治療相結(jié)合;監(jiān)測 技術(shù)向微觀、微創(chuàng)、無創(chuàng)、快速、實時、動態(tài)性、整合性、可視化方向發(fā)展。這 些都將大大加快和提高心電信息高速公路速度，使其更加先進、充實、完善、實 用，更好提高心血管病的診斷與治療質(zhì)量，將心電信息學(xué)數(shù)據(jù)、曲線、圖像高保 真、快速傳送到己開通的心電信息高速公路，并逐步推廣到各級醫(yī)

18、院。 目前國內(nèi)市場上存在一些便攜式心電監(jiān)護儀，但是遠遠沒有得到很好的普及， 究其原因，作者認為存在以下幾個方面:(1)市場上的產(chǎn)品幾乎都是引進國外的技術(shù)， 對便攜式心電監(jiān)護儀的開發(fā)國內(nèi)尚處于起步階段，在調(diào)研發(fā)現(xiàn)只有重慶大學(xué)、福 州大學(xué)等幾所大學(xué)在研制開發(fā)。(2)記錄的心電信息極其有限，醫(yī)生從中難以得到 患者全面的心電信息，從而降低了醫(yī)生對疾病診斷的正確率。(3)費用較為昂貴， 動輒幾千乃至上萬元，一般的患者難以承受;(4)實時性、體積、功耗、重量等都不 盡如人意，給患者在使用過程中造成諸多不便。因此，動態(tài)心電監(jiān)護系統(tǒng)的研制 有重大深遠的意義。 1.31.3 本課題方案思路的形成本課題方案思路的

19、形成 近幾年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，單片機的性能得到了大大的提高，而單 片機具有集成度高、體積小、功能強、功耗低、價格便宜等優(yōu)點，對單片機的應(yīng) 用可以使儀器實現(xiàn)智能化、小型化等，這就為我們研制新型多功能、便攜式心電 監(jiān)護儀提供了良好的條件。因此，采用單片機作為主控制芯片，利用 lcd 顯示器 等外圍芯片，研制了一種集顯示、分析、通信等功能于一身的新型便攜式心電監(jiān) 護儀。 第二章第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計系統(tǒng)總體設(shè)計 2.12.1 遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)的總體架構(gòu)遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)的總體架構(gòu) 醫(yī)用 pda 心電監(jiān)護軟件是整個遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，因此，有 必要首先對遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)做一個介

20、紹14。遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)的整 體拓撲結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示。 整個系統(tǒng)分為三個部分：前端移動監(jiān)護儀、醫(yī)院監(jiān)護中心的心電工作站與醫(yī) 用 pda。移動監(jiān)護儀用于患者病人的數(shù)據(jù)采集與發(fā)送，心電信息的簡易處理與顯 示；醫(yī)院監(jiān)控中心心電工作站分為服務(wù)器端和客戶端：服務(wù)器端負責(zé)接收患者心 電信號數(shù)據(jù)，對心電信息進行實時監(jiān)控和報警，與醫(yī)生 pda 通訊；客戶端則對 用戶的心電數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)庫管理，對歷史心電數(shù)據(jù)進行回放分析，并向外提供心 電的 web 訪問系統(tǒng)，供醫(yī)生和用戶上網(wǎng)瀏覽心電數(shù)據(jù)；醫(yī)生使用的 pda 移動監(jiān) 護設(shè)備，具有實時接收患者心電信號數(shù)據(jù)和接收醫(yī)院中央服務(wù)器數(shù)據(jù)的功能，并 能對信號做一定的分析

21、和處理。 圖 2.1 遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)工作流程：用戶端的移動監(jiān)護儀單機測量得到患者的心臟電生理信號， 通過 gprs/cdma 移動通信網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)结t(yī)院監(jiān)護中心的心電工作站服 務(wù)器端。心電工作站服務(wù)器端接收患者的數(shù)據(jù)接入請求，對心電數(shù)據(jù)進行在線監(jiān) 控計算；還應(yīng)醫(yī)生請求將相應(yīng)患者的心電圖處理數(shù)據(jù)發(fā)送到醫(yī)生 pda 中。心電 工作站客戶端負責(zé)管理和維護心電信息數(shù)據(jù)庫。 相對于醫(yī)院監(jiān)護中心的心電工作站服務(wù)器端，醫(yī)用 pda 是一個小型的移動 心電信息處理平臺，pda 也具有信號數(shù)據(jù)接收和分析處理的功能。它可以根據(jù)醫(yī) 生的需要，接收由心電監(jiān)護中心轉(zhuǎn)發(fā)的專屬病人實時心電信號，對病

22、人進行遠程 實時監(jiān)護；也可從心電信息數(shù)據(jù)庫下載歷史心電數(shù)據(jù)以及其他相關(guān)信息，在 pda 上做心電圖回放分析檢測。醫(yī)生可以據(jù)此遠程診斷患者的病情，根據(jù)情況去患者 現(xiàn)場實地就診。 2.22.2 醫(yī)用醫(yī)用 pdapda 心電監(jiān)護軟件的總體設(shè)計心電監(jiān)護軟件的總體設(shè)計 2.2.1 pda 心電監(jiān)護軟件需求分析心電監(jiān)護軟件需求分析 醫(yī)用 pda 實時監(jiān)護軟件為主治醫(yī)生所用，它的主要用途在于幫助醫(yī)生及時 地獲取其專屬病人的心電信息。它為醫(yī)生提供一個移動的、方便快捷的心電信息 處理平臺，讓經(jīng)常處于忙碌與移動狀態(tài)的主治醫(yī)生可以隨時獲取病人的心電信息 并做出妥當?shù)奶幚?，而不受時間與空間的限制。醫(yī)用 pda 的使用

23、者是具有處方 權(quán)的主治醫(yī)生，他們都受過高等教育，具備基本的計算機操作能力，經(jīng)過一段時 間的培訓(xùn)很快就能掌握 pda 的操作。但由于醫(yī)生不具備計算機的專業(yè)知識，工 作比較繁忙，所以 pda 軟件要盡量簡單易用，方便操作。 在對市場進行仔細的調(diào)研和分析并與醫(yī)生的溝通之后，我們提出醫(yī)用 pda 實 時監(jiān)護軟件主要需求如下： 1、 對一個或幾個專屬病人的心電波形進行實時監(jiān)護。 2、 根據(jù)醫(yī)生需求，獲取特定病人在特定時間的心電波形并進行回放分析。 3、 與前端監(jiān)護儀進行信息交互，如獲取緊急報警信息、發(fā)送醫(yī)囑至專屬病 人等。 4、從服務(wù)器端獲取專屬病人資料，如聯(lián)系方式、病史等。 圖 2.2 pda 心電監(jiān)

24、護與分析系統(tǒng)用例圖 2.2.2 pda 心電監(jiān)護軟件架構(gòu)設(shè)計心電監(jiān)護軟件架構(gòu)設(shè)計 醫(yī)生 pda 心電系統(tǒng)總體上來說是一個智能化信號采集處理系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)上主要 由完成人體電信號采集、濾波放大的前端硬件電路部分和完成數(shù)據(jù)分析和診斷的 微機控制部分構(gòu)成，這兩部分協(xié)調(diào)配合工作完成整個系統(tǒng)功能。系統(tǒng)框圖見圖 2.3。 前端硬件電路部分又可分為電極與導(dǎo)聯(lián)，放大與濾波電路部分，以及系統(tǒng)電 源部分。放大與濾波電路部分負責(zé)將心電信號放大、濾除干擾信號等。系統(tǒng)電源 部分為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的士 sv 以及士 3v 直流電源。完成數(shù)據(jù)分析和診斷分析的控 制部分用 8 位的單片機。單片機對采集到的數(shù)字信號進行壓縮以及顯示等處

25、理， 使整個系統(tǒng)具有智能化特點，而且通過串行接口可以和計算機很好進行通信。 圖 2.3 系統(tǒng)硬件框圖 第三章第三章 心電信號檢測電路設(shè)計心電信號檢測電路設(shè)計 3.3. 1 1 引言引言 心臟在機械性的收縮之前，首先產(chǎn)生電激動，產(chǎn)生生物電流，并經(jīng)組織和體 液傳導(dǎo)至體表，在身體不同部位產(chǎn)生不同的電位變化，形成體表電位差，即變化 著的心電信號。人體的心電信號是一個非常微弱的非正弦的低頻信號，其幅值一 般在 1mv 左右，可低至幾十微伏，頻譜分布在 0.05100hz,主要頻譜分量集中在 此 0.520hz。要采集這樣的信號，首先必須設(shè)計合適的心電信號檢測電路。 在心電放大器輸入回路內(nèi)，由于電極和皮膚

26、分泌液之間存在著復(fù)雜的離子交 換過程，在其接觸面形成極化電動勢 ep1 和 ep2，當 ep1ep2 時，其差值比心電 信號大得多，能達到數(shù)百毫伏。差值信號與心電信號一起，由心電放大器放大， 勢必造成前置放大器靜態(tài)工作點的偏離，甚至進入截止或飽和，引起心電放大器 的阻塞，所以前置放大器的增益不能太大。我們設(shè)計的放大器前置放大增益為 7 倍，后級放大倍數(shù)為 140 倍，總增益 1000 倍左右。 我們設(shè)計的心電信號采集電路原理框圖如圖 4-1 所示。從電極提取的心電信號 經(jīng)導(dǎo)聯(lián)傳送到前置放大器，進行前置放大，經(jīng)高通濾波濾除直流信號及低頻基線 干擾后，由后級放大器放大，再經(jīng)濾波器進一步濾除 50h

27、z 工頻干擾，經(jīng)低通濾波 器后得到 0.05100hz 的有用心電信號，由 a/d 轉(zhuǎn)換后送至單片機處理。同時導(dǎo)聯(lián) 脫落檢測電路把檢測結(jié)果傳給單片機，脫落時產(chǎn)生報警。 圖 3-1 心電信號采集原理圖 3.3. 2 2 前置放大器設(shè)計前置放大器設(shè)計 3. 2. 1 心電信號的提取心電信號的提取 傳統(tǒng)的心電信號放大電路如圖 4-2 所示:運算放大器 al 與 a2 為同相比例放大 器，輸入阻抗很高，它對共模信號有很高的抑制比。由于電阻 rg連接于這兩個放 大器的求和點之間，當一個差分電壓加到儀表放大器的輸入端時，整個輸入電壓 都呈現(xiàn)在 rg兩端。由于 rg兩端電壓等于 vin，所以流過 rg的電流

28、等于 vin/rg， 因此輸入信號將通過放大器 al 和 a2 獲得增益并得到放大。然而須注意的是對加 到放大器輸入端的共模電壓在 rg兩端具有相同的電位，從而不會在 rg上產(chǎn)生電 流。由于沒有電流流過 rg (也就無電流流過 r5 和 r6 )，放大器 a1 和 a2 將作為 單位增益跟隨器而工作。因此，當 r1=r3,r2=r4，r5=r6 時，共模信號將以單位 增益通過輸入緩沖器，而差分電壓將等于: v 0 = (vm+ - v m-)(1+2r5/ rg)(r2/ r1) 圖 3-2 典型的三運放電路 3.2.2 前置放大電路前置放大電路 為達到心電放大器的上述技術(shù)要求，前置放大電路采

29、用了差動輸入的方式， 如圖 4-3 所示，即將患者體表的電位差作為信號予以放大。 3-3 前置放大電路 1.輸入阻抗 差動輸入電阻就是 ad620 的差動輸入電阻值與 r。的并值，可達到 18m， 因此滿足心電放大器的要求。 2.低噪聲、低漂移 儀表放大器 ad620 的技術(shù)指標己滿足前置放大器低噪聲、低漂移的要求。 3.增益 通過調(diào)節(jié) ad620 的外接增益電阻 rg的阻值來改變放大器的增益，增益 g 與 電阻 rg的關(guān)系按下式計算，g 可達到 11000 倍。 =49.4/rg +1 在前置放大電路圖 4-3 中，增益電阻 rg為 r2,r3 的串聯(lián)后再與 r1 并聯(lián)的電 阻值，r1, r

30、2, r3 須選用低溫度系數(shù)的精密線繞電阻，否則 ad620 的高性能將下 降，我們選用的精度為 0. 01%的精密線繞電阻。根據(jù)低噪聲設(shè)計理論，影響多級 放大器的噪聲性能主要是第一級，達到低噪聲性能，并選用低噪聲器件來構(gòu)成第 一級。但考慮到心電信號中混雜著比其幅度大得多的直流信號，太大的前置級放 大器增益會影響電路的直流穩(wěn)定性，為了保證前置放大器不工作在截止區(qū)或飽和 區(qū)，前置放大器的增益不能過大，因此我們設(shè)計了第一級的放大倍數(shù)為 7 倍左右。 3.3. 3 3 工頻陷波器工頻陷波器 在生理信號(如心電、腦電、動脈波和心音等)的檢測過程中，50hz 工頻干擾 是經(jīng)常存在的，但是由于 50hz

31、的干擾信號是落在心電信號的有效頻帶內(nèi)，所以在 信號通道中增加一級工頻陷波器，以盡可能的在 50hz 單頻上抑制干擾。 圖 3-4 陷波電路圖 在本系統(tǒng)的設(shè)計中，我們采用帶通濾波抵消法，如圖 3-4 所示。該陷波器具有 品質(zhì)因數(shù)高、陷波倍數(shù)大、中心頻率可調(diào)等特點。 圖 3-4 中運算放大器 u1a. u1b, u2a 組成 50hz 帶通濾波器，運算放大器 u2c、電阻 r12, r9, r13 組成加法運算電路。信號從 in 進入后一路經(jīng)過帶通濾波 器得到 50hz 信號，一路經(jīng)過由 u2b，電阻 r11 構(gòu)成的反相放大電路得到反相放 大信號。兩信號再經(jīng)加法電路，其結(jié)果抵消了原信號中的 50h

32、z 分量。 3.3.1 電路元件參數(shù)的設(shè)計電路元件參數(shù)的設(shè)計 fo=1/2rc 設(shè)計要求：fo=50hz，增益 ho=13 取 1=2=68nf，由 fo=1/2rc 算得， r=46.8，實際取 r=47。因此 r1=r3=r4=r5=r7=r10=47，另取 r6=10，求得 r8=100，調(diào)節(jié)電位器來調(diào)節(jié) r6、r8，從而調(diào)節(jié)增益和品 質(zhì)因數(shù)。實際電路中 r5 由一固定值 r5 和一可變電阻組成，以調(diào)節(jié)中心頻率。 3.3. 4 4 低通濾波電路低通濾波電路 由前面可知，心電信號的大部分有用信息在 0.05hz-100hz 之間，所以截比頻 率取.fo=100hz。根據(jù)巴特沃思二階低通濾波

33、的特點，本電路采用巴特沃思二階低 通濾波電路，電路如圖 3-7 所示，其各個參數(shù)表達式如下: 1、傳遞函數(shù): h(s)s2 +s/ r11+s/ r11+s(1-uf)/ r22+1/ r1 r212=uf/ r1 r212 圖 3-7 低通濾波電路圖 增益： uf=1+ r4/r3 截止頻率： 0=r2c1c2 r1/1 品質(zhì)因數(shù)： 0/=1/ r21+1/ r11+(1-uf)/ r2c 2 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計如下： 1)選取 1值 ： 1 = 0.01uf 2)根據(jù) fo和 1，求值： =100/fo1=100 3)設(shè)定增益uf=2，查表 4-2 得： 1=2=0.01uf r1=1.126

34、r2=2.250 r3= r4=6.752 4)將上述電阻乘以參數(shù)，并取標稱值得到： r1=113 r2=226 r3=r4=680 表 3-2 二階低通濾波器（巴特沃思響應(yīng)）設(shè)計表 電路元件值 增 益 1246810 r 1 1.42 2 1.12 6 0.82 4 0.61 7 0.52 1 0.10 2 r 2 5.39 9 2.25 0 1.53 7 2.05 1 2.42 9 2.74 2 r 3 開 路 6.75 2 3.14 8 3.20 3 3.37 2 3.56 0 r 4 06.75 2 9.14 4 16.0 22 23.6 02 32.0 38 c z 0.33 c c

35、2c2c2c2c 設(shè) 計 表 電阻為參數(shù) k=1 時的阻值。單位為 k 3.53.5 高通濾波電路高通濾波電路 高通濾波器電路如圖 3-9 所示。本系統(tǒng)采用巴特沃思二階高通濾波,截止頻率 是 0.05hz。 1、傳遞函數(shù): s2/ h(s) = s2 +s/ r1+s/ r2+ 1/ r1 r22 3-9 高通濾波器電路圖 2、參數(shù)設(shè)計 1) 選取電容 = 1uf 2) 根據(jù) fo和 ，求值： =100/ fo=1000 3)設(shè)定增益uf=1，查表 3-3 得： 表 3-3 二階低通濾波器（巴特沃思響應(yīng)）設(shè)計表 壓控電壓源（vcvs）電路 電路元件值 增 益 1246810 r 1 1.12

36、5 1.82 1 2.59 2 3.14 1 3.59 3 3.98 5 r 2 2.25 1 1.39 1 0.97 7 0.80 6 0.70 5 0.63 6 r 3 開 路 2.78 2 1.30 3 0.96 8 0.80 6 0.70 6 r 4 02.78 2 3.91 0 4.83 8 5.64 0 6.35 6 設(shè) 計 表 電阻為參數(shù) k=1 時的阻值。單位為 k r1=1.125 r2=2.251 4)將上述電阻值乘以，并取標稱值得： r1=1.1m r2=2.2m 3.63.6 導(dǎo)聯(lián)脫落檢測電路導(dǎo)聯(lián)脫落檢測電路 對于心電監(jiān)護儀來一說，如果不能及時的檢測出導(dǎo)聯(lián)脫落，就可能作

37、出錯誤 的判斷。在本系統(tǒng)中設(shè)計的一種簡單有效的導(dǎo)聯(lián)脫落檢測電路，該電路是利用 lm358 的特性，即在單電源供電時，若將 lm358 接成電壓跟隨器，當其同相端處 于懸空狀態(tài)時，其輸出為穩(wěn)定的高電平。電路如圖 4-11 所示。 4-11 導(dǎo)聯(lián)脫落檢測電路 設(shè)電極地“工”相對于電源地“上”的電壓是 v, a1, a2 偏置電流流過人體產(chǎn)生的 電壓分別是v 1,v2，則有: v1= v-v1 v2= v-v2 v3= v2+ (v1- v2)/2= v-(v1+v2)/2 v4= v3= v-(v1+v2)/2 1.當電極與皮膚接觸良好時，vi=0. v4v5，于是 v。為高電平; 2.當電極 i

38、 i=1, 2, 3)脫落時，ai 輸出高電平，可以看作vi 為高電平，于是 v4v5, v。變?yōu)榈碗娖?電路中，a5 及周圍電容、電阻構(gòu)成低通濾波器，防止 50hz 干擾使電路誤翻轉(zhuǎn);二極管 d 用來產(chǎn)生閩值 eo v-e 值越小，電路越靈敏。 通過改變電位器的值可以改變 vo。 第四章第四章 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 4.14.1 引言引言 在單片機的發(fā)展過程中，intel 公司扮演了重要角色。它由 70 年代的 mcs48 系列發(fā)展到 80 年代的 mcs51 系列，80 年代后期的 mcs96/98 系列 以及今天的 mcs960 系列及各種 cmos 系列高檔機，使單片機

39、技術(shù)日趨成熟和完 善。 無論是哪一種位數(shù)的單片機，也無論哪一系列的單片機，都為新產(chǎn)品的開發(fā)、 應(yīng)用系統(tǒng)的研制、智能控制器的研究等創(chuàng)造了極其有力的硬件環(huán)境?？梢哉f，由 于世界各生產(chǎn)廠家生產(chǎn) 4 位、8 位、16 位、32 位通用型單片機以及衍生出的五花 八門的系列及型號，使單片機技術(shù)的應(yīng)用已達到了無孔不入的地步。就國內(nèi) 15, 16 年應(yīng)用實踐而言，單片機使用量最大的是 8 位單片，應(yīng)用范圍最廣的也是 8 位單 片機。 本系統(tǒng)選用 atmel 公司推出的 cmos 工藝低功耗單片機 at89c52 為核心， 完成數(shù)據(jù)的采集和各種監(jiān)控功能，片內(nèi) eprom 存儲監(jiān)控程序和心電信號的自動 分析程序等

40、。并外擴 sram 數(shù)據(jù)緩存和大容量的 flash 存儲器存儲心電數(shù)據(jù)。利 用 rs232 接口數(shù)據(jù)直接傳送給 pc 機。監(jiān)護儀還帶有液晶顯示，即可顯示中文菜 單，配合按鍵提供友好的人機心電界面，又可顯示心電波形，增強監(jiān)護功能，系 統(tǒng)的原理框圖如圖 4-1 所示。 圖 4-1 系統(tǒng)原理框圖 4.24.2 數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng) 本監(jiān)護儀以 200hz 的采樣率采集心電數(shù)據(jù)，要記錄長時間的心電數(shù)據(jù)需要極 大的存儲容量，且要求存儲器要具有掉電不丟失的特點，綜合以上因素，對比國 內(nèi)市場上的非易失性存儲器，其中 sram 容量較小且價格昂貴。而 flash memory 以其優(yōu)越的表現(xiàn)進入我們的視線

41、。flash memory 具有容量大、功耗低、體積小的 突出優(yōu)點，而且其性價比 sram 高得多，因此我們決定選用 flash memory。目前 國內(nèi)市場供應(yīng)最大容量的 flash 是 intel 公司的 da28f640。本系統(tǒng)選用 atmel 公 司的 at29lv040。 4.2.1 數(shù)據(jù)緩沖數(shù)據(jù)緩沖 數(shù)據(jù)緩沖器一般應(yīng)用普通的 ram。 ram 具有價格低、應(yīng)用方便和技術(shù)成熟 的特點。由于本監(jiān)護儀需要進行心電波形的實時分析，而閃速存儲器的讀寫次數(shù) 是有限的，考慮到閃速存儲器的壽命問題，因此需要 ram 來完成數(shù)據(jù)的暫存。對 心電波形的分析是以 8 秒為一段的，根據(jù) 200hz:采樣率

42、和 8 比特的量化精度，8 秒的心電數(shù)據(jù)需要 1600 個字節(jié)的緩沖器:另外，本監(jiān)護儀配有 lcd 顯示器，因此 需要保存大量的漢字點陣信息;數(shù)據(jù)的預(yù)處理也需要一定的數(shù)據(jù)緩沖器。因此，綜 合以上原因，ram 的容量要在 6k 字節(jié)以上，我們選擇 hm6264 作為數(shù)據(jù)緩沖器， 讀寫時序如圖 5-2 所示。hm6264 是 28 腳，單 5v 供電，具有編程簡單，體積小， 接口性能良好的特點。而且它具有兩個片選端 cs1、cs2，我們把它設(shè)計為 cs1 接地、cs2 作為唯一片選，這樣，當 cs2 無效時，hm6264 維持狀態(tài)，功耗降低 到正常水平的五分之一。we 接寫引腳，低電平有效。oe

43、接讀引腳，低電平有效。 圖 4-2 hm6264 讀寫時序圖 4.2.2 at29lv040 大容量閃存大容量閃存 at29lv040 是一種 3v 系統(tǒng)供電的閃速可編程可電擦除的 8 位存儲器 (perom)，具有 4m 位(512k x 8)的存儲空間，分成 2048 個分區(qū)，每一分區(qū) 256 個字節(jié)。該芯片采用 atmel 公司的非易失性的 cmos 工藝制造，在使用范圍內(nèi) 存取時間為 150ns，此時功率消耗僅為 54mw。當 at29lv040 處于休眠狀態(tài)時， cmos 的維持電流不超過 40ua。at29lv040 的每一分區(qū)可擦寫超過 10,000 次。 原理框圖見圖 5-3

44、所示，有 8 位數(shù)據(jù)線，19 位地址線，at29lv040 具有掉電保護 功能，用它作為數(shù)據(jù)存儲器可以使數(shù)據(jù)在意外掉電或關(guān)閉電源的情況下得以保存。 at29lv040 具有軟件數(shù)據(jù)保護功能，激活軟件數(shù)據(jù)保護功能的方法是用特定三個 地址寫入一串 3 個字節(jié)數(shù)據(jù)的編程命令。在激活該功能后，在每個編程周期都必 須寫入相同的 3 個字節(jié)編程命令序列，否則不會那數(shù)據(jù)寫入。3 個字節(jié)編程命令序 列如下： mov a, #aaaah; mov dptr, #5555h: movx dptr, a: mov a, #55h; mov dptr, #2aaah; movx dptr, a: mov a, #ao

45、aoh; mov dptr, #5555h: movx dptr, a: 圖 4-3 at29lv040 原理框圖 4.4. 3 3 液晶顯示系統(tǒng)液晶顯示系統(tǒng) 為提供友好的人機界面，增強監(jiān)護功能，本系統(tǒng)采用了液晶顯示器顯示菜單 和心電信號。首先討論對液晶顯示器的點陣要求。按照普娜。電圖的標準記錄規(guī) 格，即走紙速度為 20mm/s，振幅增益為 10mm/mv。結(jié)合本系統(tǒng) 200hz 的采樣率、 5mv 的輸入電壓范圍和 1000 的增益，可以算出 20mm/s 對應(yīng) 200 點/s，所以 lcd 長軸為 10 點/mm: lcd 的視預(yù)寬度為:5mv x 1omm/mv= 50mm。根據(jù) a/d

46、 轉(zhuǎn)換分 析，當滿幅即輸入為 10v 時，a/d 轉(zhuǎn)換輸出為十六進制 offh 即 255，則 5mv 經(jīng) 放大后為 5v，對應(yīng) 128 個點，這樣得到:128 點/5mv=26 點/mv，所以 lcd 寬軸應(yīng) 為 2. 6 點/mm，即 3 點/mm。結(jié)合本監(jiān)護儀，考慮到 lcd 顯示器點陣越大體積越 大的特點，選擇一種點陣較少，體積較小的液晶顯示器。選用北京精電蓬遠公司 的 mgls12864，其是 128 x 64 點陣圖形顯示器，控制器為 hd612020。 4.3.1 硬件連接電路硬件連接電路 mgls12864 顯示器單電源+5v 供電，體積為 78 x 70 (mm)，視預(yù)為 6

47、2 x44 (mm).點陣為 128 x 64，有兩個控制器 20 個引腳，引腳安排見表 4-1。 表 4-1 mgls12864 接口引腳信息 腳號名稱電平功能 1gnd0參考地 2vcc+5v電源正極 4rsh/l高電平為數(shù)據(jù)，低電平為指令 5r/wh/l高電平從 lcd 讀數(shù)據(jù)到 mpu，低電平 寫 mpu 數(shù)據(jù)到 lcd 6eh 到 l lcd 使能信號，下降沿有效，讀數(shù)據(jù) 時，e 為高電平 7-14d0-d7h/l數(shù)據(jù)總線 15、 16 cs1,cs2h片選信號 17rstbl復(fù)位信號，低電平有效 18rvout-5v-5v 電源輸出端 19led+4.2vlcd 背光正電源端 20

48、led-0lcd 背光負電源端，一般接地 4.4. 4 4 rs232rs232 串行接口電路串行接口電路 at89c52 與 pc 機進行通信時，由于 rs-232c 標準規(guī)定:-3 -15v 表示邏輯 1 ; +3 + 15v 表示邏輯“0，這與 at89c52 的 ttl 電平不兼容，因此需要進行電平 轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)采用 maxim 公司的 max232 來實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。該器件工作可靠， 外圍器件少，所以它已廣泛應(yīng)用于 rs232 通信標準的收發(fā)信號轉(zhuǎn)換。電路圖見圖 4-4。 圖 4-4 與 pc 機的通信電路 1.接口信號:完整的 rs-232c 接口有 25 根線，采用 25 芯的插座

49、，而 pc 機的 串行口多數(shù)采用簡化的 9 針插座，本文的串口編程只需要采用 9 針插座。 2.數(shù)據(jù)傳輸格式:at89c52 和 pc 機之間進行串行通信時采用異步通信方式。 在這種異步通信方式下，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受按照規(guī)定的格式進行，如圖 4-5 所示。 圖 4-5 數(shù)據(jù)傳輸格式 第五章第五章 pda-心電信息中心通信模型心電信息中心通信模型 pda-心電信息中心之間通信的實現(xiàn)是整個 pda 遠程心電監(jiān)護軟件非常重要 的組成部分，是其他模塊的數(shù)據(jù)來源。pda 與心電信息中心間的數(shù)據(jù)傳輸可以選 擇 tcp/ip 和 udp/ip 兩種協(xié)議。 tcp/ip 相比 udp/ip 能夠為數(shù)據(jù)傳輸提供更

50、 為安全、可靠和保密的服務(wù)，能夠保證數(shù)據(jù)的完整性和有序性。而對于心電數(shù)據(jù) 來說，數(shù)據(jù)的完整性是非常重要的，心電數(shù)據(jù)關(guān)鍵片斷的丟失將嚴重影響醫(yī)生的 判斷。tcp/ip 協(xié)議的缺點在于它帶來比 udp 協(xié)議大的系統(tǒng)開銷，但經(jīng)過測試， 證明這種開銷是可以被接受的。綜合以上各種因素考慮，采用了 tcp/ip 作為數(shù)據(jù) 傳輸協(xié)議。 5.15.1 tcp/iptcp/ip 協(xié)議協(xié)議 pda-心電信息中心數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議作為應(yīng)用層協(xié)議，對其進行設(shè)計時了解 所采用的底層協(xié)議是十分有益且必須的。 tcp/ip 相比 udp/ip 能夠為數(shù)據(jù)傳輸提供更為安全、可靠和保密的服務(wù)： tcp 將用戶數(shù)據(jù)打包構(gòu)成報文段；

51、它發(fā)送數(shù)據(jù)后啟動一個定時器，等待對端數(shù)據(jù) 確認；另一端對收到的數(shù)據(jù)進行確認，對失序的數(shù)據(jù)重新排序，丟棄重復(fù)數(shù)據(jù)； tcp 提供端到端的流量控制，并計算和驗證一個強制性的端到端檢驗和；管理數(shù) 據(jù)包的超時和重傳機制。 5.25.2 pda-pda-心電信息中心應(yīng)用傳輸協(xié)議心電信息中心應(yīng)用傳輸協(xié)議 根據(jù)功能設(shè)計，通訊模塊中需要收發(fā)的數(shù)據(jù)分為四種（除了控制信息有收有 發(fā)以外，其他均為接收）：控制信息、病人病歷信息、實時心電數(shù)據(jù)、歷史心電 數(shù)據(jù)。pda-心電信息中心間的交互較為頻繁，交互信息的種類也比較繁多。ecg 數(shù)據(jù)量比較大，當無線網(wǎng)絡(luò)較為繁忙時難免出現(xiàn)擁塞現(xiàn)象。為了最大程度減少互 相影響的程度、保

52、證控制信息的順利發(fā)送與及時接收，我們將控制信息的傳輸和 ecg 數(shù)據(jù)的傳輸分離開來，分別使用不同的端口：消息傳輸端口/文件傳輸端口。 歷史心電數(shù)據(jù)、實時心電數(shù)據(jù)均通過文件傳輸端口接收。病人病歷信息數(shù)據(jù)量較 小，和控制信息一起使用消息傳輸端口。 5.2.1 pda-心電信息中心控制信息傳輸協(xié)議心電信息中心控制信息傳輸協(xié)議 控制信息包報文的格式如圖 5.2 所示： 圖 5.2 控制信息包報文格式 該數(shù)據(jù)報文格式分 4 個字段： 消息包頭(header)：內(nèi)容為 5 字節(jié)長度的字符串 ysmsg，用于識別數(shù)據(jù)流中 的控制信息包。 消息類型(type)：1 字節(jié)長度，標識消息正文中的內(nèi)容，共分 15

53、種。 醫(yī)生 id(phy_id)：10 字節(jié)長度，標識該消息發(fā)自或者發(fā)往的醫(yī)生身份認證號。 消息正文(content)：內(nèi)容和長度根據(jù)消息類型而定。 5.2.2 pda-心電信息中心心電數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議心電信息中心心電數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 1） 心電數(shù)據(jù)報文格式 確定報文格式的目的在于確定具體的數(shù)據(jù)內(nèi)容所代表的邏輯意義。為方便以 下的討論，先明確兩個概念： 邏輯包：指的是在應(yīng)用層提交的數(shù)據(jù)包，一個完整的邏輯包可以表示一個 確切的邏輯意義。比如登錄包，它里面就可以含有用戶名字段和密碼字段。盡管 它看上去也是一段緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，但這個緩沖區(qū)里的各個區(qū)間是代表一定的邏輯意 義的。 物理包：指的是使用 recv(re

54、cvfrom)從網(wǎng)絡(luò)底層接收到的數(shù)據(jù)包，這樣收到 的一個數(shù)據(jù)包，能不能表示一個完整的邏輯意義，要取決于它是通過 udp 類的 “數(shù)據(jù)報協(xié)議”發(fā)的包還是通過 tcp 類的“流協(xié)議”發(fā)的包。 我們所使用的 tcp 是流協(xié)議， “流協(xié)議”與“數(shù)據(jù)報協(xié)議”的不同點在于：“數(shù)據(jù) 報協(xié)議”中的一個網(wǎng)絡(luò)包本身就是一個完整的邏輯包，也就是說，在應(yīng)用層使用 sendto 發(fā)送了一個邏輯包之后，在接收端通過 recvfrom 接收到的就是剛才使用 sendto 發(fā)送的那個邏輯包，這個包不會被分開發(fā)送，也不會與其它的包放在一起 發(fā)送。但對于 tcp 而言，tcp 會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況和 neagle 算法，或者將一個邏輯

55、 包單獨發(fā)送，或者將一個邏輯包分成若干次發(fā)送，或者會將若干個邏輯包合在一 起發(fā)送出去。 （neagle 算法可以通過函數(shù) setsockopt()取消，但在我們的編程實踐 中，數(shù)據(jù)包的大小多在 200 字節(jié)左右，遠小于發(fā)送緩沖區(qū) 4096/8192 字節(jié)左右的 大小。這個算法對于減輕網(wǎng)絡(luò)負擔(dān)依然是有用的，給與保留。 ）正因為 tcp 在邏 輯包處理方面的這種粘合性，要求我們在作基于 tcp 的應(yīng)用時，一般都要定義自 己的包格式，編寫相應(yīng)的拼包、解包代碼。 通常情況下，表示一個 tcp 邏輯包的開始和結(jié)束有兩種方式：以特殊的開 始和結(jié)束標志表示，比如 ff00 表示開始，00ff 表示結(jié)束；直接

56、以包長度來表 示。比如可以用第一個字節(jié)表示包總長度，如果覺得這樣的話包比較小，也可以 用兩個字節(jié)表示包長度。本文中同時采用了這兩種方式：采用“ysecg”標志包的 開始，在報文頭部節(jié)區(qū)中有兩個字節(jié)來表示包數(shù)據(jù)節(jié)區(qū)的長度。 我們所定義的心電數(shù)據(jù)包分為頭部節(jié)區(qū)和數(shù)據(jù)節(jié)區(qū)兩部分，頭部節(jié)區(qū)共長 27bytes,包含了 7 個字段，格式如圖 5.3 所示。數(shù)據(jù)節(jié)區(qū)為長度為 length 的心電 數(shù)據(jù)。 魔幻數(shù)(magic number)：內(nèi)容為 5 bytes 長度的字符串ysecg，用于識別數(shù) 據(jù)流中的心電數(shù)據(jù)包。 病人 id：10 bytes 長度，標識數(shù)據(jù)包中 ecg 數(shù)據(jù)所屬的病人 id 號。

57、心電數(shù)據(jù)包類型(type)：1 byte 長度，用以標識心電數(shù)據(jù)包是實時監(jiān)護數(shù)據(jù)(y)還 是歷史心電數(shù)據(jù)(n)。 圖 5.3 心電數(shù)據(jù)包頭部節(jié)區(qū)報文格式 數(shù)據(jù)節(jié)區(qū)長度（length）：2bytes 長度，說明心電數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)節(jié)區(qū)的長度， 單位為 byte。數(shù)據(jù)節(jié)區(qū)長度最大不超過 65535bytes。 導(dǎo)聯(lián)數(shù)（nosig）：1bytes 長度，可為 1、3 或者 12。 數(shù)據(jù)流水號（serial number）：4bytes 長度。無論是實時監(jiān)護還是歷史數(shù)據(jù)下 載，第一個心電數(shù)據(jù)包的流水號編為零，然后依次遞增。 心電數(shù)據(jù)由醫(yī)院心電信息中心打包后發(fā)出，pda 心電遠程監(jiān)護軟件在數(shù)據(jù)接 收線程中完

58、成心電數(shù)據(jù)包的接收與解包，流程如圖 5.4 所示。 2） 數(shù)據(jù)發(fā)送速度 數(shù)據(jù)的發(fā)送速率是指心電服務(wù)中心通過 internet-cdma 無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā) 送的數(shù)據(jù)速率。對于實時監(jiān)控，我們希望 pda 與心電服務(wù)中心盡量同步。我們 移動終端的數(shù)據(jù)采集頻率為 400hz，ad 轉(zhuǎn)換位數(shù) 8 位，每秒鐘的數(shù)據(jù)量為： 40083200 (bit)，因此實時監(jiān)護時速率為 3.2kbps。如果同時監(jiān)護三位病人，每 秒鐘需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量為 9.6kbp。cdma 1x 理論帶寬可達 300kb/s，目前的實際 應(yīng)用帶寬大約在 100kb/s 左右（雙向?qū)ΨQ傳輸） ，是完全可以滿足這樣的傳輸要求 的。在實際

59、發(fā)送時，考慮到 pda 的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)顯示要求，以及 tcp/ip 包的 傳輸效率，我們每隔 500ms 發(fā)送一次數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量為 500ms 內(nèi)的采樣數(shù)據(jù) 200bytes，即每個 ip 包大小為 200 多 bytes。如果 ip 包太小，發(fā)送太頻繁， pda 的接收也太頻繁，會消耗處理器資源；并且，實際數(shù)據(jù)過小的 ip 包，加上 心電數(shù)據(jù)頭部節(jié)區(qū)，包的傳輸效率就會很低。如果 ip 包過大，接收延遲會比較大。 而對于歷史心電數(shù)據(jù)下載，我們希望能夠數(shù)據(jù)在盡量短的時間內(nèi)下載完，因 此，采用的策略是：一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)送 socket 的發(fā)送緩沖區(qū)有空余，就用 send（）函 數(shù)將其填滿。這樣可以保證數(shù)

60、據(jù)發(fā)送速度是現(xiàn)有處理器、網(wǎng)絡(luò)狀況可接受的范圍 內(nèi)最快的。ip 包的大小采用較大的 800bytes，以提高包的傳輸效率。 3）阻塞處理 在實際測試過程中，發(fā)現(xiàn)在 ecg 數(shù)據(jù)的傳輸過程中，會出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象，而且 長時間不能恢復(fù)。究其原因，一般來說擁塞可由以下原因引起：存儲空間不足； 傳輸過程本身的問題；處理器速度能力弱，處理速度慢等。第一種原因可以被排 除；而第三種原因，我們在測試中發(fā)現(xiàn)，對于一個 200 個字節(jié)的心電數(shù)據(jù)包， pda 對其進行相關(guān)處理大概要耗費 2228ms 的時間。而以采樣頻率為 400hz 計， 每兩個包的發(fā)送間隔時間為 500ms。因此，這種原因也可以排除；由此我們推測，