一種基于GPRS的心電無線監(jiān)護(hù)儀

　　系統(tǒng)選用ZJMI2864點(diǎn)陣液晶顯示器來顯示采 集到的心電波形，并將計(jì)算出的實(shí)時(shí)心率和ECG檢 測結(jié)果顯示到液晶屏上。液晶顯示器ZJM12864是 一個(gè)128×64的點(diǎn)陣液晶顯示模塊，STN黃綠模式， 可顯示圖形和文字。該液晶顯示器通過控制器 KS0108B與MSP430F449單片機(jī)直接相連，接收 MCU的指令，完成顯示功能。液晶顯示器具有8位 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總線，6位控制線以及電源線，其與單片機(jī) 的連接電路如圖4所示。液晶顯示控制模塊中使用 RS，R／W，E，CS1，CS2作為與MSP430數(shù)據(jù)總線接 口的控制信號(hào)。RS是數(shù)據(jù)／指令控制信號(hào)，它控制存取的方式，可實(shí)現(xiàn)讀寫指令或接受數(shù)據(jù)。R／W 是 讀寫控制信號(hào)，高電平時(shí)液晶顯示器工作在讀模式， 低電平時(shí)工作在寫模式。CS1、CS2是片選信號(hào)，高 電平有效，控制液晶的左右半屏顯示。

　　1．4 無線通訊模塊及串行接口

　　在本系統(tǒng)中，無線通訊模塊采用的是西門子公 司的GSM／GPRS無線模塊MC55，它是當(dāng)今市場上 尺寸最小的三頻模塊，其緊湊型設(shè)計(jì)特別適用于便 攜式設(shè)備。該模塊體積小(5．5g)，功耗低(峰值電 流450mA)，控制簡單，內(nèi)置AT指令集、TCP／IP協(xié) 議。在單片機(jī)的控制下，利用現(xiàn)有的GSM 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 信號(hào)的處理和傳輸，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線監(jiān)護(hù)的目的。 MC55模塊可以快速可靠地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和語音傳輸、 短消息以及傳真服務(wù)等無線通訊功能。它提供一個(gè) 50管腳的零插入(ZIF)連接器，該連接器中包括了 電源接口、串行接口、音頻接口、SIM卡接口等幾個(gè) 子接口，可以通過這些接口分別與SIM 卡座、天線 及主控制器相連。 實(shí)際使用過程中，通過相應(yīng)的外圍接口電路，可 將其做成一個(gè)相當(dāng)于配備有SIM卡的短消息收發(fā) 器。

　　數(shù)據(jù)傳輸常用串行接口，MSP430F449內(nèi)部含 有串行同步／異步通信模塊，通過對寄存器的設(shè)置之 后，由硬件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的移進(jìn)和移出，完成串行通 信的功能，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)兩種通信協(xié)議，即UART異 步通信協(xié)議和SPI同步通信協(xié)議。MSP430不同于 一般內(nèi)置有串行通信模塊的單片機(jī)，它可以通過對 寄存器的設(shè)置來調(diào)整波特率的小數(shù)部分，以便于產(chǎn) 生更精確的波特率。設(shè)計(jì)中采用UART協(xié)議，通過 一個(gè)RS232接口芯片SP3222E與MC55模塊進(jìn)行串 口通信，單片機(jī)通過發(fā)送AT指令來完成控制及兩 者之間的通訊。當(dāng)運(yùn)行系統(tǒng)后，MSP430F449單片 機(jī)是首先通過對MC55模塊進(jìn)行編程，即對其進(jìn)行初始化設(shè)置，系統(tǒng)通訊串El兩端采用9600bps的通 訊速率，8位數(shù)據(jù)位，無奇偶校驗(yàn)，1位停止位的幀格 式。

　　2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境使用的是IAR公司為 MSP430單片機(jī)所設(shè)計(jì)的交叉編譯器IAR Embedded Workbench，編譯器能夠產(chǎn)生可重入的代碼。系統(tǒng)軟 件采用C語言進(jìn)行編寫，采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于今 后進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。。 程序流程如圖5所示。

　　2．1 心電信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換子程序

　　MSP430單片機(jī)具有多種形式的A／D操作模 式，內(nèi)部ADC12模塊能夠?qū)崿F(xiàn)12位精度的模數(shù)轉(zhuǎn) 換，具有高速和通用的特點(diǎn)。在使用上通過相應(yīng)的 寄存器來選擇系統(tǒng)電壓AV 、AV 作為參考電壓 源，設(shè)置采樣保持寄存器來控制采樣時(shí)間，采用單通 道多次轉(zhuǎn)換模式，每次轉(zhuǎn)換完成，轉(zhuǎn)換結(jié)果存放在相 應(yīng)的ADC12MEM0 中，由相應(yīng)的中斷標(biāo)志位 ADC12IFG．0置位來標(biāo)志轉(zhuǎn)換結(jié)束。在主程序中首 先開啟中斷，當(dāng)中斷標(biāo)志位置位時(shí)，將產(chǎn)生中斷服務(wù) 請求，進(jìn)入中斷服務(wù)子程序。執(zhí)行完中斷服務(wù)子程 序后，中斷標(biāo)志位自動(dòng)復(fù)位，系統(tǒng)返回中斷前的狀 態(tài)。

　　2．2 液晶顯示子程序

　　液晶顯示子程序主要實(shí)現(xiàn)液晶顯示控制器的初 始化設(shè)置、顯示菜單以及心電波形等功能。 初始化包括清屏和初始化參數(shù)。由于本控制器 不帶漢字庫，所以液晶屏上顯示的任何字符、漢字等 用戶都必須自己建立點(diǎn)陣字模庫，然后按圖形的方 式進(jìn)行顯示。對需要顯示的字符進(jìn)行縱向和逆向取 模、編碼和顯示。

　　本系統(tǒng)采用16×16大小的點(diǎn)陣， 液晶屏上最多可以顯示4行8列共32個(gè)漢字。當(dāng) 顯示菜單時(shí)，由程序?qū)⑺@示的漢字字模逐字節(jié) 地寫入液晶顯示區(qū)相應(yīng)單元內(nèi)，在液晶顯示屏上顯 示出相應(yīng)的漢字。 波形的顯示與漢字的顯示方法有所不同，采用 描點(diǎn)的方法。LCD上橫坐標(biāo)表示時(shí)間，即為時(shí)間 軸，縱坐標(biāo)為所要顯示心電數(shù)據(jù)的幅值，心電波形的 顯示采用每列畫一個(gè)采樣點(diǎn)的幅值，相鄰兩點(diǎn)間畫 直線的方法實(shí)現(xiàn)。程序中將A／D轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器中的 數(shù)值按比例變換到液晶屏上的相應(yīng)位置，然后向顯 示RAM中寫入字節(jié)數(shù)據(jù)，在液晶屏的指定位置顯 示點(diǎn)，即顯示出心電波形的幅值。

　　2．3 對無線通訊模塊控制的子程序

　　單片機(jī)通過串口發(fā)送AT指令來實(shí)現(xiàn)與無線模 塊MC55的通訊。AT指令最初由Hayes公司推出， 主要用于對調(diào)制解調(diào)器的控制，現(xiàn)在已經(jīng)演化成為 一種標(biāo)準(zhǔn)，所有移動(dòng)模塊都支持AT指令。單片機(jī) 發(fā)出的AT指令用來建立通信鏈路，GSM 07．05規(guī) 范指令集提供的AT命令主要是實(shí)現(xiàn)短信息的發(fā) 送、刪除、存儲(chǔ)等操作 。其中AT為前導(dǎo)符，表示 命令的開始；命令字符及相關(guān)設(shè)置參數(shù)表示將進(jìn)行 何種操作。如：AT+CMGR=表示讀取存儲(chǔ)區(qū) 號(hào)為n的短消息內(nèi)容。AT指令的返回代碼分別以 字符或開始和結(jié)束。如果指令的語 法不正確，則返回“ERROR”字符；如果指令成功執(zhí) 行則會(huì)返回“OK”提示符或者其他所需信息。