基于LPC2103的嵌入式睡眠监控报警系统设计

 

　　嵌入式睡眠监控报警系统，它能够在不干扰受监测者正常睡眠的情况下，获取和处理睡眠过程中的脉搏信号。本文以ARM7(LPC2103)为微处理器核心，利用脉搏波特征量K值作为心血管疾病判断检查的一项重要生理指标，为心血管疾病的预防和治疗争取宝贵时间，降低心血管疾病在夜间突发带来的严重危害。

　　1 工作原理

　　通过对模型的理论分析以及不同年龄健康人和心血管疾病患者的临床检测对比，证实由心血管生理病理上的变化将会引起脉搏波特征量K值有规律且相当敏感的变化。因此，采用脉搏波特征量K值作为心血管疾病诊断的一项重要生理指标[6-7]。

　　脉搏信号波形特征量K值的定义为：

　　

 

　　2 系统硬件设计

　　本研究利用脉搏传感器检测人们睡眠状态下的脉搏信号，在嵌入式微处理器的控制下，对突发疾病进行监控报警。

　　2.1 采集处理模块

　　脉搏信号属于低频微弱信号，频率范围在0.2 Hz～45 Hz，幅度范围在0～20 mV。在脉搏信号的采集过程中，容易受到基线漂移、人体活动、工频干扰等因素的影响。因此，采集到的脉搏信号必须经过信号处理，才能满足后期工作的要求。采集处理模块框图如图1所示。

　　

 

　　2 系统硬件设计

　　本研究利用脉搏传感器检测人们睡眠状态下的脉搏信号，在嵌入式微处理器的控制下，对突发疾病进行监控报警。

　　2.1 采集处理模块

　　脉搏信号属于低频微弱信号，频率范围在0.2 Hz～45 Hz，幅度范围在0～20 mV。在脉搏信号的采集过程中，容易受到基线漂移、人体活动、工频干扰等因素的影响。因此，采集到的脉搏信号必须经过信号处理，才能满足后期工作的要求。采集处理模块框图如图1所示。(1)信号采集

　　脉搏传感器选择体积小、功耗低、灵敏度高、抗干扰能力强的HKG-07系列，选择舒适、稳固的外形及佩戴方法，设计成小巧贴身的指套型。

　　(2)信号处理

　　信号处理电路包括前置放大电路、基线校正电路、50 Hz陷波器、带通滤波器、主放大电路和A/D转换电路。

　　(3)阈值设置

　　根据现有医学研究的结果或者遵从医嘱，针对不同年龄、性别、体质、疾病的监护对象，预先设置因人而异的异常阈值和危急阈值。

　　(4)病情诊断

　　根据实测值以及设定好的阈值，对身体状况进行自动诊断，这是系统的难点。

　　(5)无线发送

　　无线通信模块采用JF24C 2.4G，将异常数据和警报信号发送到监控报警模块，消除因导线缠绕身体而干扰睡眠的可能。采用2.4 GHz公共频段进行短距离无线通信时，无需申请专用频段，且开放性好，可用资源比较丰富。