生物监测仪是一种小型设备，可以测量由人体或器官（心脏，大脑，肌肉，眼睛）产生的非常微弱的电信号（幅度只有几微伏）。Biomonitor通过蓝牙将测量的信号发送到PC或手机。它最初是为PalCom项目（丹麦奥尔胡斯大学）设计的，后来还用于脑机接口的研究。生物监测器中的所有电路均在3.3V电压下运行。为了使用一个1.5V电池或1.2VNiCd/NiMH电池DC/DC转换器为生物监测器供电。生物监测器的模拟和数字部分具有独立的电源（VA和VD）。为了使放大器正常工作，使用ADC参考电压形成虚拟地（VREF）。生物信号放大器微弱的生物电信号被三级差分放大器放大和滤波。它的第一级包含精密仪表放大器INA118/INA126（见图）。来自测量输入（CH+和CH-）的共模电压被缓冲，然后由参比电极驱动器使用。下一阶段是通过槽RC高通滤波器连接的，以去除直流分量。最后一级由带通滤波器组成，其最高截止频率约为60Hz，因此建议使用200Hz的采样频率以避免混叠。参比电极驱动器来自两个通道的共模电压用于驱动参比电极。即使仪表放大器的CMRR不足，它也可以使测量输入上的共模电压降至最低，从而减少测量信号中的干线干扰。蓝牙模块为了无线传输所有数据，使用了Bluegiga的WRAPTHOR模块。它是具有蓝牙堆栈和ASCII接口固件的完整蓝牙无线电，这使得蓝牙堆栈对于应用程序是不可见的。该模块通过UART端口与微控制器通信。所有蓝牙操作（例如搜索设备，建立和释放连接等）均通过发送简单命令（例如INQUIRY，CALL）来完成。建立连接后，将按照有线串行连接的方式发送和接收数据。中央处理器生物监控器由8位RISC微控制器ATmega8L控制。它配备了8kB的FLASH程序存储器，1kB的SRAM，UART，带有内部2.56V参考电压的8通道10位ADC和SPI串行接口，可轻松上传新固件。ADC的输入0和1（引脚ADC0和ADC1）连接到差分放大器。ADC（ADC6）的通道6用于测量电池状态。电源单元使用引脚AREF上可用的内部基准电压。蓝牙模块连接到微控制器的UART引脚（RXD和TXD）和PD2引脚（BT模块的RESET_IN）。PD3引脚（INT1）连接到用户按钮。扩展板/编程器连接器上提供SPI引脚，RESET，ADC2至ADC5和一些I/O引脚。CPU使用外部7.3728MHz晶体谐振器来正确生成UART的标准传输频率（例如115200bits/s）。外文原文：点击原文声明：本文由Hackaday授权电路城翻译，系电路城的原创内容，转载请注明出处！

中国人口老龄化进程正持续加快：据联合国2010年世界人口的展望，2010年中国60岁以上人口所占百分比为12.3%，预计到2030年将增至24.4%，到2050年甚至将达33.9%。同时，随着人们生活水平的提高，预期寿命越来越长，将会更加注重医疗及保健，门诊/家中保健将越来越普遍。而且，人口老龄化或将催生更高的心脏病、糖尿病、哮喘的发病率，再加上中国政府计划实现全民医保等等，中国的医疗设备行业将会持续地发展。目前中国医疗设备市场分散，且仅由少数大型医疗设备公司如迈瑞、金科威、欧姆龙等主导，市场潜力巨大，众多小型公司也瞄准这一市场，争相开发创新的医疗方案。故医疗设备的发展趋势包括增加“智能”及数据存储特性、便携性、无线/连接型方案、人体区域网络等等。而医疗半导体无疑在医疗设备/方案的创新中发挥着主导作用，朝向更高集成度、小型化、高能效发展，同时使消费类医疗设备转向采用标准元器件并嵌入无线功能。安森美半导体将硅引入生活安森美半导体以高性能硅方案帮助医疗技术开发者解决他们独特的设计挑战。作为健康联盟的活跃成员，安森美半导体高技能的系统架构师、设计、封装和测试工程师，具备丰富的知识产权(IP)阵容，自有工厂，凭借超过30年的定制硅经验，提供全面的产品阵容和服务，包括：定制的混合信号专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、医疗级分立元件、助听器数字信号处理(DSP)系统、定制的和半定制的超低功耗存储器、为系统小型化的先进封装、附加代工服务等等，其开发套件、软件包、产品库等保证完全合格和强固的开发流程，产品使用寿命支持延长的产品生命周期，数据可追踪和保存，品质获ISO13485医疗系统，且设立故障分析实验室，可批量验收测试。安森美半导体的重点医疗细分市场涵盖植体、听力健康和临床及指定设备。植体植体应用主要包括除颤器及心脏起博器、神经刺激器、可注射监测器和可吸入电子。安森美半导体为此类应用提供ASIC、存储器、分立元件、模块及晶圆代工服务。以植入式神经刺激平台为例，安森美半导体提供集成控制器、存储器、数字、模拟和高压的单芯片方案，使用多通道浪涌抑制器(TSS)进一步显著减少分立元件数(通常将IC裸片数从3-4颗减少至1-2颗)，有助于减小电路板所占空间，简化设备制造和物流，降低成本和功耗，减少对系统/电路板的依赖，提升品质，加快产品上市时间，降低开发风险。安森美半导体提供二极管、MOSFET、IGBT、电源稳压器等标准分立元件用于医疗应用，并提供可定制的选择配合医疗市场需要(表1)。安森美半导体可根据医疗应用的独特需求提供定制的ASSP，如多通道瞬态浪涌抑制器可根据独特的物理要求和电气参数而定制，具备极快导通、浪涌电流大于12A等关键特性；并提供引脚少、漏电流超低、存储容量达8Mb、实现超低功耗的SRAM、EEPROM和SRAM-Flash。为实现更低成本、更高能效，安森美半导体还提供替代EEPROM、FRAM和标准SRAM的串行SRAM存储器。并行SRAM通常需要3路控制输入、15路地址输入和8路数据I/O共26条线路，仅用于低功耗应用。而串行SRAM仅需共4条线路，且占位面积更小，引脚更少，功耗更低，可保存备份平均10年的数据，系统成本更低，非常适合用于心脏监测设备等小尺寸应用。特别地，为配合特定要求的FDAIII，安森美半导体提供医疗级标准元件用于植体或生命攸关的应用，并提供符合MIL-PRF-1950标准、的MIL-STD-750测试法、支持JAN/JANHC品质水平、于国防后勤局(DLA)批准的生产线制造等军工标准协议模式的高可靠性工艺流程。助听器根据佩戴位置的不同，助听器主要分为耳背式(Behind-The-Ear,BTE)和耳内式(In-The-Ear,ITE)。前者包括传统BTE、微型BTE和耳道内置受话器(Receiver-In-Canal,RIC)，后者包括全、3/4、半耳腔式ITE、耳道内置(ITC)、深耳道(Completely-In-Canal,CIC)及耳道内不可见(Invisible-In-Canal,IIC)。微型及“不可见”是助听器的一大趋势：更小巧的RIC及新的IIC类型更受欢迎，这要求半导体制造商转移至65nm或更小节点的工艺及微型化封装技术；助听器的第二大趋势是将添加无线通信及连接功能：当前采用2.4GHz、900MHz及带蓝牙继电器器件的近场磁感应(NFMI)的技术，需要互操作性及先进的封装技术；第三，助听器将发展至更“智能”且完全自动化：如音量控制及信号处理自动适配声音环境，令用户更舒适，这要求为其增加处理功率及算法复杂度。助听器的发展趋势产生功耗、尺寸、混合信号处理等方面的设计挑战，如要求在1V工作电压时电流消耗小于1mA，多芯片及芯片面积小于10mm2，数字及模拟功能等等。安森美半导体提供完整系列的DSP系统，包括预适配RHYTHMTM系列、预配置RHYTHM?和AYRE?系列、以及Ezairo?系列。这些系列除了都含DSP、ADC、DAC、NVM等全面的助听器系统，还针对不同目标设计人员提供不同的配置以满足他们不同的需求：Ezairo?系列的可编程IDE，适合有差异化算法的技术；预配置系列针对老客户和具备中等听力学知识的人提供预载算法、配套的基础架构工具(SoundDesigner,ARK)和参考设计；而预适配系列提供预载算法、配套手册，并即将推出参考设计，有助于为新的助听器制造商和模拟助听器制造商解决其设计挑战。在为助听器厂商解决空间受限的要求方面，安森美半导体拥有超过40年的经验，主要采用先进的2.5D和3D超小型系统级封装(SiP)，即在同一封装将不同的硅芯片和分立元件连接在一起，通过缩减信号距离大大节省空间并提升电气性能。SiP是定制的封装开发和制造服务，为注重尺寸、性能和系统集成度的医疗应用而设计。安森美半导体将推出新的采用SiP的集成2.4GHz无线模块的方案，尺寸仅为7.39×3.94×1.4mm，其关键特性包括：集成完全可编程的多核音频处理器、适配器可通过线性接口连接至任何音频源(TV,HiFi)从而提供远程麦克风适配器的立体声流、使用手机的标准配置文件如“FindMe”、“电话警报配置文件”等进行控制、音量和程序可通过手机控制改变等等。定制医疗ASIC医疗设备设计人员一般面临以下设计挑战：*低能耗：电池供电的医疗设备对电池使用时间要求较高，而标准分立元件可能消耗太大电流，无法提供令人满意的产品使用时间；*小尺寸：通常要求小巧以提供离散性和舒适度，而使用标准分立元件会令外形因数太大；*高压：传感器可能要求高压偏置，同时产生极低电平的信号，当使用分立元件来处理高压及低压时，传感器接口电路通常太过复杂；*低噪声：专用人体传感器捕获到的信号极微弱，漏电流或其它不想要的电流将压过传感器产生的信号；*长产品生命周期：可能超过10年，而许多标准元件在医疗设备生产结束前已被淘汰；*低BOM成本：采用分立元件设计的系统元件数量多，成本降不下来。采用定制的ASIC方案可提供能耗优势、以高集成度提供尺寸优势、能集成高压及低压电路、提供高度的信号通道隔离及低噪声、配合长产品生命周期、提供集成方案从而降低系统成本，帮助设计人员解决他们的独特设计挑战。安森美半导体具备丰富的高性能、低能耗ASICIP阵容，并可提供系统级方案，如为免提操作的低功耗声音触发功能。在中国，安森美半导体已积累成功的医疗ASIC.如自2007以来，安森美半导体已为迈瑞开发定制病人监测ASIC，用于多通道心电图、心率及呼吸监视仪、血氧饱和度等多种病人监测设备，实现比分立标准产品方案更低的能耗并降低总体BOM成本。迈瑞后续还将发布更多使用这ASIC的产品。Struix是安森美半导体推出的半定制组合方案，由定制的和标准的ASSP元件组成，即根据客户的专有规格而定制的一个模拟传感器接口或一个驱动器，和一个采用ARM?Cortex?-M3内核(ULPMC10)的超低功耗唯数字微控制器芯片。“Struix”是“stacked”t叠在一起)的拉丁语形式，它将定制的芯片和标准芯片叠在一个封装中以提供微型的、高能效的半导体方案，提供比标准元件更多的定制，比完整的系统级芯片(SoC)方案缩短设计时间并降低开发风险及相关成本，适用于血糖监测、透皮给药、便携式及定点护理(PoC)病人监控等微型医疗设备。图5是基于Struix的产品示例，这堆叠微型封装充分利用硅集成及模块化，集成度高，易于设计，还进一步增强了设计灵活性，因为ULPMC10微控制器可采用安森美半导体未来的微控制器轻易升级，无须替换模拟前端。结语受市场动力、人口趋势、政府政策、医疗行业结构及增长等综合因素的推动，中国医疗设备行业颇具发展前景。医疗设备制造商要想走在市场前沿需采用高能效的半导体方案进行创新开发。在可穿戴医疗逐渐兴起的趋势下，医疗半导体向更高集成度、小型化、更高能效方向迈进。作为高能效创新的供应商，安森美半导体因应市场趋势，提供完整的医疗半导体产品和服务、丰富的专长和经验，并承诺产品和方案具备满足医疗市场严格要求的高品质和高可靠性，助医疗技术开发者解决他们独特的设计挑战。来源:维库电子市场网

0引言随着人们生活水平的不断提高，人们对于自身健康的关注也提升到一个前所未有的高度。在今天，越来越多的高科技手段开始运用到医疗仪器的设计当中。心电图、脑电图等生理参数检测设备，各类型的监护仪器，超声波、X射线成影设备，核磁共振仪器，以及各式各样的物理治疗仪都开始在各地医院广泛使用，并且医学仪器正在向着组合式、多功能、智能化和微型化方向发展。现代的医学仪器一般都广泛采用了嵌入式微处理器来增强仪器的智能化程度，提高其稳定性和数据处理的性，使医学信号的采集、处理、通信一体化，并具有自诊断、自校验等一系列优点。其中ARM(AdvancedRISCMachines)嵌入式微型主板作为中央处理模块，凭借自身体积小巧、功能强大、功耗低和稳定性强、采用硬件与指令双重加速来提高性能和指令速度的优势得到广泛的应用，成为多家医疗设备厂家的。1ADUC7026的结构与特点从ARM体系结构上看，嵌入式系统主要由嵌入式处理器、支撑硬件和嵌入式软件组成。处理器通常是单片机或微控制器;支撑硬件主要包括存储介质、通信部件和显示部件等;嵌入式软件则包括支撑硬件的驱动程序、操作系统、支撑软件以及应用中间件等。可见，嵌入式系统是一个很大的概念，一旦嵌入式处理器和支撑硬件选定了，那么工作多的就集中在嵌入式软件当中了。许多运算量大的仪器都采用了ARM系统，美国模拟器件公司ADI是一家精于运放和高模数转换器(ADC)设计与生产的芯片生产公司，在得到ARM授权后把自己公司中的高ADC、成熟的脉冲调制、多路分频等融合为一体，使ARM微控制器不仅具备功能强大的32bitRISC微控制器(MCU)内核，同时具备16通道、快速、12bit分辨率的ADC和4个12bit分辨率数模转换器(DAC)的精密数据转换器。因此ADμC7026集成了ARM7TDMI内核，它具有基于闪存的16bit/32bitRISC(精简指令集计算机)微控制器，其处理能力高达45MIPS(MillionInstructionsPerSecond)。模拟外设包括，多达16通道的快速、12bit分辨率ADC、4个独立12bit分辨率DAC和一个温漂优于10ppm/℃的精密带隙基准电压源、8kB片内SRAM，62kBFLASH，可扩展存储空间为512k，JTAG端口支持代码与调试，一个比较器，可编程逻辑阵列(PLA)和3相脉宽调制(PWM)发生器，40个通用I/O口，1个ART，4个通用定时器，4个外部中断，其它外设包括一个比较器，PLA和3相PWM发生器。该系列器件也支持灵活的待机(休眠)和唤醒模式，引脚采用了LFCSP或LQFP小封装，从而避免或减少了外界的干扰，提高了测量。其内部框图如图1所示。图1ADμC7026内部组成框图2ADμC7026硬件系统设计目前，一般的医学院校针对医学影像技术都开设了《医用影像设备学》这门课程。由于一些实际的医疗仪器的控制部分都是集成在机器内部，很不方便学生完成单个电路的控制操作实验，并且还存在着诸如实验设备昂贵、缺少、很难满足学生的实际需要等客观条件，为此结合医学影像技术的实际情况，以美国ADI公司生产的AUDC7026为开发一款既可以用于学生完成一般的电路硬件实验，又可以用于师生硬件开发的ARM硬件系统，从而研制出适合学生完成医疗设备控制部分的实验系统，以帮助学生从实践中去掌握一些医疗仪器的基本组成、工作原理、接口电路以及硬件连接，并在此基础上拓展软、硬件开发的基本能力，为培养学生的创新能力和今后的实际应用打下良好的基础。所开发的硬件系统组成结构示意图如图2所示。图2ADμC7026硬件系统的组成0引言随着人们生活水平的不断提高，人们对于自身健康的关注也提升到一个前所未有的高度。在今天，越来越多的高科技手段开始运用到医疗仪器的设计当中。心电图、脑电图等生理参数检测设备，各类型的监护仪器，超声波、X射线成影设备，核磁共振仪器，以及各式各样的物理治疗仪都开始在各地医院广泛使用，并且医学仪器正在向着组合式、多功能、智能化和微型化方向发展。现代的医学仪器一般都广泛采用了嵌入式微处理器来增强仪器的智能化程度，提高其稳定性和数据处理的性，使医学信号的采集、处理、通信一体化，并具有自诊断、自校验等一系列优点。其中ARM(AdvancedRISCMachines)嵌入式微型主板作为中央处理模块，凭借自身体积小巧、功能强大、功耗低和稳定性强、采用硬件与指令双重加速来提高性能和指令速度的优势得到广泛的应用，成为多家医疗设备厂家的。1ADUC7026的结构与特点从ARM体系结构上看，嵌入式系统主要由嵌入式处理器、支撑硬件和嵌入式软件组成。处理器通常是单片机或微控制器;支撑硬件主要包括存储介质、通信部件和显示部件等;嵌入式软件则包括支撑硬件的驱动程序、操作系统、支撑软件以及应用中间件等。可见，嵌入式系统是一个很大的概念，一旦嵌入式处理器和支撑硬件选定了，那么工作多的就集中在嵌入式软件当中了。许多运算量大的仪器都采用了ARM系统，美国模拟器件公司ADI是一家精于运放和高模数转换器(ADC)设计与生产的芯片生产公司，在得到ARM授权后把自己公司中的高ADC、成熟的脉冲调制、多路分频等融合为一体，使ARM微控制器不仅具备功能强大的32bitRISC微控制器(MCU)内核，同时具备16通道、快速、12bit分辨率的ADC和4个12bit分辨率数模转换器(DAC)的精密数据转换器。因此ADμC7026集成了ARM7TDMI内核，它具有基于闪存的16bit/32bitRISC(精简指令集计算机)微控制器，其处理能力高达45MIPS(MillionInstructionsPerSecond)。模拟外设包括，多达16通道的快速、12bit分辨率ADC、4个独立12bit分辨率DAC和一个温漂优于10ppm/℃的精密带隙基准电压源、8kB片内SRAM，62kBFLASH，可扩展存储空间为512k，JTAG端口支持代码与调试，一个比较器，可编程逻辑阵列(PLA)和3相脉宽调制(PWM)发生器，40个通用I/O口，1个ART，4个通用定时器，4个外部中断，其它外设包括一个比较器，PLA和3相PWM发生器。该系列器件也支持灵活的待机(休眠)和唤醒模式，引脚采用了LFCSP或LQFP小封装，从而避免或减少了外界的干扰，提高了测量。其内部框图如图1所示。图1ADμC7026内部组成框图2ADμC7026硬件系统设计目前，一般的医学院校针对医学影像技术都开设了《医用影像设备学》这门课程。由于一些实际的医疗仪器的控制部分都是集成在机器内部，很不方便学生完成单个电路的控制操作实验，并且还存在着诸如实验设备昂贵、缺少、很难满足学生的实际需要等客观条件，为此结合医学影像技术的实际情况，以美国ADI公司生产的AUDC7026为开发一款既可以用于学生完成一般的电路硬件实验，又可以用于师生硬件开发的ARM硬件系统，从而研制出适合学生完成医疗设备控制部分的实验系统，以帮助学生从实践中去掌握一些医疗仪器的基本组成、工作原理、接口电路以及硬件连接，并在此基础上拓展软、硬件开发的基本能力，为培养学生的创新能力和今后的实际应用打下良好的基础。所开发的硬件系统组成结构示意图如图2所示。图2ADμC7026硬件系统的组成

目前采用两个电极片对称覆盖治疗人体部位的电子治疗仪，是通过电极片上的脉动电压与治疗人体部位电阻产生作用，在治疗部位产生人体能够感知的脉动电流，刺激神经肌肉，使其收缩和舒张，产生运动效应，以达到治疗目的。但目前市场上此类型治疗仪产生的脉动电压只有少数几种，由于脉动电流频率周期固定，如果某治疗部位长期接受其脉动，就会产生抗疗作用，引起自发性紧张，从而降低治疗效果。为了解决这一问题，将MP3发出的随机音乐信号引入治疗仪，使音频信号与2.4kHz的中频治疗频率进行调制，产生多种脉动电压和频率周期不断变换的脉动电流。它们随音乐信号起伏变化而发生作用，使患者一边欣赏着喜欢的音乐一边接受治疗，分散注意力，缓解紧张情绪，从而有助于提高治疗效果。现提出一种基于嵌入式器件AT89C5ISNDlC的电子治疗仪设计方案，并外扩D/A、海量存储器、键盘、显示，实现基本的MP3功能;控制AT89C5lSNDlC产生音频及2.4kHz中频信号，采用数字电路完成这两种信号的调频，再经放大后，由变压器隔离输出脉动治疗电压。1工作原理基于嵌入式器件89C5lSNDlC的电子治疗仪系统硬件结构如图l所示，分为信号产生与控制模块、调频输出模块、电源模块3部分。信号产生与控制模块是由89C5lSNDlC单片机、海量存储器、键盘、USB端口、液晶显示、D/A转换器、音频放大等部分组成。当治疗仪的USB端口插入电脑的USB接口时，经单片机检测后执行U盘功能，可将选好的MP3歌曲复制到U盘(治疗仪)。当治疗仪的USB端口未插入电脑的USB接口时，治疗仪可做为MP3播报器。通过功能键设置歌曲、治疗时间、音量，通过启动/停止键控制治疗仪。治疗时，单片机产生两个反相的2.4kHz中频信号F中频、F中频和一个音频信号F音频，同时将存储的MP3格式的歌曲解码为音频数字信号，再经D/A转换放大器放大后，送至耳机或喇叭。调频输出模块是由调频、放大、输出剂量调整、输出变压器、电极片等部分组成。对两路反相中频信号和一路音频信号进行调频，调频后的信号经放大后，由输出变压器隔离输出脉冲电压，通过电极片对称覆盖到人体的治疗部位，人体会感知到随音乐起伏变化的电流刺激。通过输出剂量调整，满足人体不同治疗部位以及皮肤干湿度的不同所能承受感知电流的要求。电源模块可提供15V、5V、3.3V系统工作电压。当治疗仪的USB端口插入电脑USB接口时，单片机执行U盘功能，由电脑USB接口提供+5V的电源。治疗时，治疗仪的供电电源是由220V的交流电源经变压、整流、稳压、滤波产生。2硬件系统设计2.1MCU介绍嵌入式器件AT89C5lSNDlC集CPU、MP3解码器、USB控制器等器件于一体。AT89C51SNDlC不但具有51系列单片机的控制功能，并可扩展为MP3及U盘，采用PLCC封装，其内部结构框图如图2所示。AT89C5lSNDlC的P0、P1、P3端口功能与5l系列单片机相兼容，另外增加了8位的P4端口、4位的P5端口。时钟电路与复位电路连接法与51系列单片机。首次使用该器件需要分别USB驱动程序、用户程序。在AT89C51SNDlC的64KBROM中，地址FOOOH-FFFFH已同化好4K字节BootLoader代码。出厂时，已将BLJB位置为1，这样上电后自动执行BootLoader代码，等待从USB接口U盘驱动程序或用户程序目标代码。完成后，应在软件中将BIJJB位置为0，再次上电，自动执行用户程序。如果仍需要修改用户程序，可将ISP引脚置为低电平。则上电复位后，自动引导执行BootLoader代码，等待更新用户程序。重新启动用户程序，应将ISP引脚置为高电平。2.2信号产生与控制模块信号产生与控制模块电路原理框图如图3所示。为实现MP3及U盘功能，AT89C51SNDlC单片机需外接一个NAND-Flash海量存储器，这里选用16MB的K9F2808U0C，其数据线I/00～I/07接P0端口，控制线接P5端口。MP3音频解码输出信号，而该单片机的DOUT、DLCK、DSEL、SCLK引脚接D/A转换器CS4330，经过放大，输出到耳机收听MP3播放的歌曲。液晶屏接单片机的P2端口，与键盘相配合以显示当前治疗仪的工作状态。键盘上有4个按键，"音量/歌曲/定时"功能键接P1.0引脚，分别与P1.1引脚所接的"next"键和P1.2引脚所接的"previ-OHS"键相配合，实现音量调节、歌曲选定、治疗定时等功能设定;而"启动/停止"键接P1.3引脚。AT89C5lSNDlC单片机的P3.3引脚用于检测当前使用的是U盘还是MP3播放器。如将治疗仪的USB引线接到电脑的USB端口，P3.3引脚则检测到高电平，执行U盘程序，此时，单片机的工作电源来自于USB接口;否则，P3.3引脚检测到低电平，则执行MP3程序。中频信号F中频、F中频和音频信号F音频分别接AT89C5lSN-DlC单片机的P4.4、P4.5和DOUT引脚。2.3调频输出模块调频输出模块电路原理图如图4所示。音频信号F音频分别与中频信号F中频和中频相调制，产生两个相位相反的调制波形，再经9013、8050、D880Y放大后送至变压器的两个输入端。变压器中间抽头电压可通过毫安表所接的剂量调节电路进行调整。47kΩ电位器即剂量调节电位器，向下调则毫安表指示的电流变小，反之变大。变压器隔离输出电压变化与输入电压同步变化。输出电压经电极片与人体接触，在人体内产生感知电流。根据理疗部位的不同以及皮肤的干湿程度不同，人体的感知电流也不一样。理疗时需要调整电位器，使理疗者感觉舒适即可。2.4电源模块治疗仪所需3.3V、5V、15V的工作电压都来自于电源模块，其原理如图5所示。3.3V电压可提供给嵌入式器件AT89C51SNDlC使用;5V电压可提供给调频、放大电路使用;15V电压可提供给输出剂量调节电路。其中，5V稳压采用78L05，3.3V稳压采用LDll17S33。当使用U盘功能时，治疗仪的USB端口插入电脑的USB接口，不接220V的交流电源，单片机工作电压则由USB接口提供。3系统软件设计与硬件电路功能配合，系统软件设计流程如图6所示;键盘中断服务程序流程如图7所示。4结语设计的便携设备电池监测系统利用可编程的电池电量监测芯片BQ27210和外部高集成处理器C805lF304实现了对电池电量、可使用时间、温度、电压等信息的实时监测，并通过I2C总线进行数据的传输处理，具有高，体积小，成本低等特点，现已应用于某些手持数据采集设备。来源：维库电子市场网

2014年秋，安森美半导体推出一个新品概念—Struix。Struix在拉丁文中的含义是“叠在一起”，它在微型的高性能SoC方案中结合一个定制的专用集成电路(ASIC)和一个专用标准产品(ASSP)微控制器。这个概念向医疗设备制造商提供了两全其美的方案：定制的芯片能解决特定专用传感器接口的需求，而使用行业标准产品通常能减少设计风险及相关成本。图2所示为一个典型的基于Struix的产品。图1Sturix堆叠芯片图2中，上层的芯片是一个专用传感器接口，下层芯片是一个采用行业标准ARMCortex-M3控制器的微处理器(ULPMC10)。ULPMC10微控制器专门设计为低功耗和芯片堆叠。本例中，两个器件堆叠在一个6mm×6mm的QFN封装中，但也有其他封装方式交货。基于Struix的产品始于一个专用传感器接口的开发。该开发过程利用了安森美半导体在低功耗、低噪声信号调理、放大和转换方面的知识产权(IP)。一些现有的关键IP模块包括每次转换低于2.4pJ的24位转换器，以及仅在几十微安工作的低噪声、差分放大器。专用传感器接口的开发流程通常源于客户的专用传感器接口规范，其次是设计、实现、测试和阶段。与此同时，客户的应用开发团队能够在ULPMC10微控制器上开发必要的终端应用代码。安森美半导体提供了一个适合独立工作的小型开发板，以及专用传感器接口的原型。这使客户能够在全面生产前对终端应用的性能进行评估。大多数医疗设备以占空比的方式工作(如设备在睡眠模式比工作模式花费更多时间)。ULPMC10微控制器针对此工作方式提供200nA的极低睡眠模式电流，且实时时钟电路始终运行。当完全加载ARMCortex-M3处理器并直接执行片上闪存的应用程序代码，工作模式所消耗的电流小于200μA/MHz。这可以延长电池寿命，结合更小电池的使用，其将诞生出更小、更具吸引力的医疗设备。

持续监测心脏活动可以测量心率变异性（HRV），该参数可以了解到心脏健康状况和其他疾病。本设计实例是一款全新的脉搏血氧计设计，使用起来非常简单，并且功能强。借助优异的性能，它甚至可以作为单独设备使用，以监测心率及血氧饱和度。该系统的核心部件包括超亮红光LED（KA-3528SURC）、红外线LED（VSMB3940X01-GS08）、对两种光的波长同样敏感的光电二极管（VBP104SR）。运算放大器LT6003为整个系统的基本构件，在电路的几个放大级均有使用。在图1中，IC1充当跨阻抗放大器使用，将光电二极管产生的电流转换为电压。这一级提供高增益，从而使几乎人体的每个部位都能使用传感器。运算放大器IC2充当30倍增益的反相放大器。图1:脉搏血氧计。比较器IC4负极输入使用峰值检测器电路连接至修正信号。IC3、D1、C6等元器件用于检测并保持输入信号的最大电压。R7和R10用来对C6电容器放电。该电路用作基准电压，即使是传感器在人体上位置的突然变化，其所产生的微弱脉搏也都被检测到。该电路配备了一个高通滤波器和两个低通滤波器，用于滤除外部光线变化或交流闪光灯闪烁产生的不期望的干扰信号。高通滤波器和第一个低通滤波器的频率设置为0.86Hz和159Hz。高通滤波器和低通滤波器的其他端子并未接地，而是接到1V基准电压，以增加对检测信号的偏置，以便后续处理。基准电压由LM4040和分压器（R15、R16）产生。经过IC2后，频率设为5.9Hz的第二个低通滤波器对信号进行处理，进一步滤除其他不期望的干扰信号（见图2、图3）。图2:COMP节点（CH1）和脉搏节点（CH2）随时间变化的电压输出图3:输出节点上的信号。本文并未对脉搏读取过程展开论述，其可以通过带ADC的MCU来完成。MCU用于控制LED，检测信号，并将信号转换为血样饱和度。即使采用窄带带通滤波器也可以对血氧饱和度进行计算。当红光LED点亮后，ADC即开始检测信号。在两个或三个脉搏之后，红外线LED可以与红光LED同时点亮。MCU利用S=VR/VIR公式进行计算，其中电压为峰峰值读数，而S则代表组织血氧饱和度（StO2）校准表格中的数值。转载自唯样电子资讯。

心脏起搏器是一种植入于体内的电子治疗仪器，通过脉冲发生器产生由电池提供能量的电脉冲，通过导线电极的传导，刺激电极所接触的心肌，使心脏激动和收缩，从而达到治疗由于某些心律失常所致的心脏功能障碍的目的。起搏器主要由电源（亦即电池，现在主要使用锂-碘电池）和电子线路构成，能产生和输出电脉冲。艾德克斯可为医疗电子设备提供专业的测试解决方案，针对医疗起搏器中电池包的测试，我司具备直流电源、直流电子负载、电池内阻测试仪、电池测试系统等多款高性能产品可供选择。电池规格及测试需求：一、电池容量测试电池容量通常以安培·小时为单位。不同放电倍率下计算的电池容量值也会不同。通常大电流放电会缩短电池的寿命，因此电池容量一般以小倍率（如0.2C）放电。同时深度的放电会损坏电池，电池容量的计算是相对于一个截止电压而言，从起始电压到安全截止电压之间的放电容量为电池的有效容量值。二、电池寿命测试随着充放电次数的增加，由于内部氧化引起的内部电阻增加，会使得电池不能释放已存储的电量，寿命逐渐终止。电池的循环寿命（充电一次放电一次称为一次循环）受放电倍率、温度及充放电截止电压等因素的影响。锂电池一般能够充放300~500次，如IEC规定锂电池标准循环寿命标准是反复循环500次后容量应在初容量的60%以上。因此通过循环充放电测试是评估各类电池生命周期的重要途径。三、电池内阻测试电池内阻值关系着电池的放电能力，内阻越大，电池充放电倍率越小，其极容易导致电池发热。ITECH提供电池交流内阻和直流内阻量测功能，其中交流内阻是搭配专门的交流内阻测试仪，给电池两端施加1KHz的激励信号，测得电池静态下的内阻值。但实际电池使用过程中，还包括极化内阻，连接点的阻抗等，通过直流阻抗测试能更直观反映电池连续应用中的电阻值。四、丰富的工步编辑和停止条件用户可选择不同的充放电模式，ITS5300测试系统软件支持CC/CW/CR等多种放电模式，可模拟恒压和恒流两种充电模式。丰富的停止条件有效帮助用户提高测试的安全性，避免电池出现过充和过放的情况。在时间，容量，电压等停止条件之间可实现“与”“或”的逻辑关系，以应对更复杂的测试需求。艾德克斯ITS5300电池充放电测试系统，为用户提供从mA级别单体电芯到MW级别电池包的测试解决方案。应对于产线大批量的测试需求，ITS5300可同时对上百个独立电池模组/电芯进行性能检测，提高了产线的测试效率和产量。同时提供丰富的测试工步和统计分析功能，通道间可同步/独立运行，互不影响。转载自电子技术应用。

一正文1前言前年，当我购买自己的台笔记本电脑时，也算是煞费苦心，终于选中了一款自己觉得还可以，而且比较主流的机器。可是一年后当我再次踏入电脑商城时，忽然发现通过一年来对笔记本电脑的使用，我非但没有更加熟悉笔记本，反而变得更生疏了。酷睿的处理器已经不再是宣传的卖点，DDRII的内存也很少出现，主频高出了我的预想……所有我了解的性能参数都仿佛来到了另一个时代。我不得不感叹自己真的OUT了。记得大学节C语言课上老师说：“内存——我们心中永远的痛！”觉得很是有道理。然而，当我年前再次把目光投向电脑市场时，却发现情况似乎有了很大的改观。内存好像已经不再是很大的瓶颈。受摩尔率指导的电子产品的更新速度简直到了让我无法理解的地步。我曾看到有人说：与其说是摩尔率在起作用，倒不如说是科技进步和市场需求在起作用。不过对我来说，无论是什么在起作用，这个世界的节奏都已经快到让我很难静下来思考的速度。但是一旦静下来思考，会想到什么呢？周围所有的东西都在不停的发展。从绿皮火车到高铁，从菜价到房价，从农村到城市……虽然周围很多人都在骂骂咧咧的抱怨，但很少有人会觉得现在的日子不如一前。也就是说，无论生活、环境给了我们多大的压力，我们还是在迈着前进的步子。然而前进的路上，又有谁和我们一道风雨兼程呢？人类对于科技的应用虽然为自己开辟一条难得的前进之路，但同时也告知了我们的同伴应当何去何从。并不是所有的同伴都可以风雨同舟，因为有同伴躲在阴暗的角落里，在伺机向人类发起进攻。当然，被我们经常说道的生老病死中的病，便是在等候着专属于它的时机。而人类个体的生命大多也是在它的陪伴下，走向终点。疾病的迅速发展，不仅缘于它惊人的繁衍速度，还在于人类科学技术发展对其的指引。当我观察人类与疾病的抗争时，想到的却是，当我还是一个孩子的时候，当我想要做的是大人们所不愿接受的事情时，大人们几乎总是穷尽办法来阻止我的行动，当然更多的是呵斥。但不管怎么说，在大人们的指引之下，终我还是在向一个对的方向前进。人类与疾病之间的斗争，大人对小孩的指引，这两者在某种程度上的相似，让我萌生了一种想法：疾病是否就是那个在科技指引之下的孩子。疾病的不断发展，也从另一个角度不不断督促着人类对自身的认知。这应该就是祸福相依的一种具体表现形式吧。正如人们由表及里，有外观而内涵的认知规律一样，疾病的发展抑或说前进方向也是如此。科技的发展使得原来极其棘手的疾病失去了它原有的恐怖外衣，但随之而来的却是以前从没有出现过的难题。但无论怎样这些我们都不能回避，因为这里的每战斗都是关乎生死的抗争。所有人，正如在战火席卷的国度中的人民一样，无论愿意与否，他总会卷入与疾病抗争的之中。而我们在这场抗争中能做些什么呢？是像平民一样任人鱼肉，还是像极端的武装分子一样盲目抵抗。当然这并不是一个只有A、B选项的选择题，我们可以穷尽所能给出自己满意的答案。虽然，人类总是以自己的生生不息来证明自己的胜利。但是正如我开始所描述的情况一样，疾病的进化速度也快的惊人。有时快到，甚至不给人类以思考的机会。你会发现，过剩的不仅是CPU，还有病原体。当我很长时间之后，再次踏入医院。却发现原来可以通过注射药剂治好的病症，现在得改用输液了。这让我不得不承认，当今的世界，病菌的进步速度已经在我之上了。被世界遗弃，还是奋勇追击，这的确是一个问题。当然，面临的问题很多，但现在我又该做些什么？医学对我来说是个很遥远的，但正如距离军人这种职业很遥远的平民，在面对国家安全这种问题时总要做些什么一样，似乎大家都应该出分力，而且还应当清楚“分”是“分内”的“分”。现在，当我即将读完四年大学时，从哪里来的问题，我不必花费什么心思，但是往哪里去的问题却是不得不思考的。正如我前边所描述的，周围的一切都在发展，当然也包括老百姓的生活水平。这里我不是一个政客，我只是在描述自己的见闻。这样就会形成一个我所见闻的关系网络：科技、发展、疾病、生活、……无论是从一个即将步入职场的仪器类学生的角度，还是从一个具有社会责任心的公民的角度来看，医疗器械都将会是一个很有发展前景的行业，近来很多公司的产品动向和一些活动中的产品展示，也都肯定了这个判断的正确性。如此看来，便捷的家用医疗仪器定然会走向千家万户，事实也正是如此。由于母亲高血压的缘故，几年前，家里就购买了家用的电子血压计，以便于母亲能及时知道自己的血压状况。有段时间母亲一度想要购买一款心电图机，因为听说通过心电图可以更好的了解自己的健康情况，不过终还是因为受限于获取心电图信息那些复杂方法难以学习，而只好作罢。这样看来，一个家用holter监控器也确实有其施展的天地。总体设计方案1)心电的特点：1、微弱性。人体体表的心电信号很微弱，一般只有0.05-5mV。在测量中，对于如此微弱的信号，很难进行直接记录或处理，必须通过放大器适当放大，同时必须滤波处理。2、低频特性。人体心电信号的频谱范围在0.05-100Hz，其能量谱主要集中在0.5-35Hz，频率是比较低的。3、高阻抗特性。作为心电的信号源，人体源阻抗一般较大，可达几千欧姆至几万欧姆，这将给心电测量带来误差和失真。4、不稳定性和随机性。人体是在内部环境与外部环境相适应的条件下维持新陈代谢的，为适应外部环境的变化，人体内各种系统的活动都会在相互影响中不断调整，以便与外部环境保持平衡，同时遗传等因素也会造成人体的个体差异性，这使得人体心电信号表现出不稳定性和随机性。2)心电信号的干扰1、工频干扰。由于日常供电网络的存在，50Hz工频干扰是常见的干扰，它是心电信号主要的干扰源之一。50Hz工频干扰主要通过人体和测量系统输入导线的电容藕合，以位移电流的形式引入，其强度足以淹没心电信号。2、电极极化电压干扰。心电信号是通过紧贴在人体体表的电极提取的，而与电极接触的是电解质溶液（导电膏、汁液或组织液等），这会形成一个金属与电解质溶液的界面。由于电化学的作用，在二者之间会产生一定的电位差，称为极化电压。极化电压的幅度一般较高，在几毫伏到几百毫伏之间。当两个电极的状态不能保持对称时，极化电压就会产生干扰，特别是在电极与皮肤接触不良以致脱落的情况下更为严重，而且电极在皮肤表面的移动也会引起电位差变化。3、肌电信号干扰。肌肉的兴奋与收缩会引起生物电变化，而这些生物电将在人体表面产生一定的电位差。由于心电信号必须通过贴在人体表面的电极进行提取，因此同时肌电干扰信号也会被提取出来。肌电干扰信号是一种快速变化的电压信号，其频率范围为20-5000Hz。4、测量设备自身产生的干扰。信号处理所采用的电子设备本身也会产生噪声，这种干扰一般都是高频干扰，用低通滤波器就可滤除。5、高频电磁场干扰。随着无线电技术的发展，各种频段的无线电广播、电视发射台、通讯设备、雷达等电子设备的工作使空间存在着大量的电磁波。这些高频电磁干扰可通过测量系统与人体连接的导线引入，并引起测量结果的不稳定，严重时会使测量系统不能正常工作，必须加以消除。3)电极的选取电极是来摄取人体内各种生物电现象的金属导体，也称作导引电极。它的阻抗，极化特性、稳定性等对测量的度影响很大。1、金属平板电极。金属平板电极是测量心电图时常用的一种肢体电极，它是一块镍银合金或铜质镀银制成的凹形金属板，这种电极比较简单，其抗腐蚀性能、抗干扰和抗噪声能力较差，在微电流通过时容易产生极化，而且电位不稳定和电位随时间漂移严重，信号失真也较大缺点。2、吸附电极。吸附电极是用镀银金属或镍银合制而成，呈圆筒形，其背部有一个通气孔，与橡皮吸球相通，它是测量心电时作为胸部电极的一种常用电极。该电极不用扣带而靠吸力将电极吸附在皮肤上，易于从胸廓上一个部位换到另一部位。使用时挤压橡皮球，排出球内空气，将电极放在所需部位，然后放松橡皮球，由于球内减压，使电极吸附在皮肤上。但这种电极，由于只有圆筒底部的面积与皮肤接触（即接触面积小），从而使得它的阻抗和对皮肤的压力很大，因此，不适用于输入阻抗低的放大器和不宜作长时间监护之用。3、圆盘电极。圆盘电极多数采用银质材料，其背面有一根导线。有的电极为了减轻基线漂移及移位伪差在其凹面处镀上一层氯化银。值得注意的是，该电极在使用一段时间后必须重新镀上氯化银。4、悬浮电极。悬浮电极分为性和性使用的二种。其中性悬浮电极又叫作帽式电极，其结构是把镀氯化银或烧结的Ag-AgCI电极安装在凹槽内，它与皮肤表面有一空隙。使用时，应在凹槽内涂满导电膏，用中空的双面胶布把电极贴在皮肤上。由于导电膏的性质柔软，它粘附着皮肤，也粘附着电极，当肌肉运动时，电极导电膏和皮肤接触处不易发生变化，起到接触稳定的作用。性悬浮电极也叫作钮扣式电极，其结构是将氯化银电极固定在泡沫垫上，底部也吸附着一个涂有导电膏的泡沫塑料圆盘，使用前，圆盘周围粘有一层保护纸，封装在金属箔制成的箱袋内，用时取出，剥去保护纸，即可使用。5、软电极。为了克服由于各种硬质电极与皮肤贴附不紧密而当人体有所活动时，电极与体表之间的接触可能会改变原来的状态而引起意外的移位伪差，而生产出了软电极。一种常见的软电极是贴在胶布上的银丝网电极。使用时，只需把银丝网涂上导电膏后贴在所需的人体部位即可。另一种软电极是在13um厚的，聚脂薄膜（Mylar）上镀一层1um厚的氯化银膜而制成的。整个电极的厚度仅为15um，质地十分柔软。它适用于检测、监护早产儿心脏变化功能。6、干电极。干电极是利用固态技术，将放大器与电极组装在一起所示。使用时不必涂上导电膏而波形又不失真，但必须要一个输入阻抗很高（Zsr>109Ω）的前置放大器相匹配。出于对本设计方案的综合考虑，使用平板电极。4）总体设计方案在了解了心电信号的特点之后，综合考虑诸如：环境干扰、电极选择、心电导联体系、本设计的预期目标、以及USBStartkit&EthernerStartkit的优势，总体设计框图如下：硬件设计心电信号输入缓冲电路心电信号从人体经电极首先进入缓冲电路，包括低通滤波和电压跟随两部分。无源低通滤波的截止频率为：放大和右腿驱动电路由于心电信号具有微弱、低频、不稳定、易受干扰等特点，使得心电信号的模拟放大环节非常关键，尤其是心电前置放大器直接跟被测信号相连，其设计和选择直接影响整个测量系统的工作性能。这就要求所采用的放大器必须有低噪声、低漂移、低失调参数、高共模抑制比、高输入阻抗、非线性度小等特点。仪表放大器可以很好的满足上述要求。右腿信号采集电路专门用来消除由人体引入的共模干扰，又称右腿驱动电路。该电路一般从前级放大电路的增益调节电阻处提取反馈信号，并将反馈信号输入反向放大器的负端，放大后接到人体右腿。右腿驱动电路可等效为以人体为相加点的共模电压并联负反馈放大电路，它可以大大降低人体共模电压的影响，使共模干扰降低到1%以下，而不会损失心电信号中的有效信号。高通和低通滤波电路50Hz陷波电路

随着时代的发展,手机的功能越来越多,不仅可以拍摄美丽的照片、播放音频和视频流文件，还可以访问各种各样的服务—现在还逐渐成为人们的私人教练。配备传感器或者连接到穿戴式传感器后，这类设备可用来监控人们的日常活动和个人健康状况。在不断增强的健康意识推动下，人们开始关注测量生命体征参数——如心率、体温、血氧饱和度、血压、活动水平(运动量)和卡路里燃烧量—以及追踪这些参数的日常变化趋势。现在，装有多个传感器的通用传感器前端可以监控这些参数。而更大的挑战是地缩小尺寸并延长电池使用寿命。本文将讨论面向迅猛增长的可穿戴电子产品市场的解决方案。重要的生命体征信号脉搏或心率是需要监控的重要的参数之一。除了每分钟心跳次数以外，还应该检查心脏行为与活动量的函数关系。心律也非常重要，因为快速变化的心率是心脏疾病的征兆。心率和心脏活动的监护通常是使用心电图(ECG)测量生理电信号来实现的。连接到身体上的电极可测量出心脏组织中心电活动所产生的信号。的诊断系统就基于此原理，其在胸部和四肢多可连接10个电极。ECG可提供心跳不同分量(P波、QRS波和T波)的相关详细信息。单导联ECG在体育界的应用越来越普遍，其使用双电极胸带来测量心脏活动。虽然可检测到各种ECG波形，但大多数系统只测量心率。这些胸带穿戴起来并不舒服。因此，体育和保健行业正在寻找替代方案，例如将电极集成到运动衫上。AD8232单导联心率监护仪前端(如图1)就是专为此类低功耗可穿戴应用而开发的。该器件内置增益为100V/V的仪表放大器和高通滤波器，能阻止皮肤上电极的半电池电位产生的失调电压。输出缓冲器和低通滤波器则可抑制肌肉活动产生的高频分量(EMG信号)。此低功耗前端功耗为170μA，可与16位片上计量仪ADuCM350配合使用，进行高性能、单导联ECG测量。测量心率的新方法心率测量的新趋势是光电容积图(PPG)，这是一种无需测量生物电信号就能获得心脏功能信息的光学技术。PPG主要用于测量血氧饱和度(SpO2)，但也可不进行生物电信号测量就提供心脏功能信息。借助PPG技术，心率监护仪可集成到手表或护腕等可穿戴设备上。因为生理电势法信号电平极其微弱，所以无法做到这一点。在光学系统中，光通过皮肤表面发射。光电传感器对红细胞吸收的光量进行测量。随着心脏跳动，不断变化的血容量使接收到的光量分散开来。在手指或耳垂上进行测量时，由于这些部位有相当多的动脉血，使用红光或红外光源可获得。但是，手腕上方很少有动脉存在，腕部穿戴式设备必须通过皮肤表层下方的静脉和毛细血管来检测脉动分量，因此绿光效果会更好。ADPD142光学模块(如图2)具备完整的光度测量前端，并集成了光电传感器、电流源和LED。该器件专为测量反射光而设计，可用来实现PPG测量，所有元件都封装在一个小小的模块上。使用光学VSM所面临的挑战利用腕部穿戴式设备测量PPG面临的主要挑战来自环境光和运动产生的干扰。阳光产生的直流误差相对而言比较容易消除，但日光灯和节能灯发出的光线都带有可引起交流误差的频率分量。模拟前端使用两种结构来抑制DC至100kHz的干扰信号。模拟信号经过调理后，14位逐次逼近型数模转换器(ADC)将该信号数字化，再通过I2C接口发送到微处理器进行终后处理。同步发送路径与光接收器并行集成在一起。其独立的电流源可驱动两个单独的LED，电流电平多可编程至250mA。LED电流是脉冲电流，脉冲长度在微秒级，因此可保持较低的平均功耗，从而地延长电池使用寿命。LED驱动电路是动态电路且可即时配置，因此不受各种环境条件影响，例如环境光、穿戴者皮肤和头发的色泽或传感器和皮肤之间的汗液，这些都会降低灵敏度。激励LED的配置非常方便，可用于构建自适应系统。所有时序和同步均由模拟前端处理，因此不会增加系统处理器的任何开销。ADPD142提供两种版本：ADPD142RG集成红光LED和绿光LED，用于支持光学心率监护；ADPD142RI集成红光LED和红外LED，用于进行血氧饱和度(SpO2)测量。运动的影响运动也会干扰光学系统。当光学心率监护仪用于睡眠研究时，这可能不是问题，但在锻炼期间佩戴运动腕表和护腕，将会很难消除运动伪像。光学传感器(LED和光电检测器)与皮肤之间的相对运动会降低光信号的灵敏度。此外，运动的频率分量也可能会被视为心率测量，因此必须测量该运动并进行补偿。设备与人体贴得越紧密，这种影响就越小，但采用机械方式消除这种影响几乎是不可能的。可使用多种方法来测量运动。其中一种是光学方法，即使用多个LED波长。共模信号表示运动，而差分信号用来检测心率。但是，是使用真正的运动传感器。这不仅可以准确测量施加到可穿戴设备的运动，还可用于提供其他功能，例如跟踪活动、计算步数或者在检测到特定重力时启动某个应用。ADXL362是一款微功耗、3轴MEMS(微机电系统)加速度计，非常适合在电池供电型可穿戴应用中检测运动。其12位ADC可将加速度转换为数字信号，分辨率为1-mg。功耗随采样速率动态变化，当输出数据速率为100Hz时功耗仅为1.8μA，在400Hz时为3.0μA。这些较高的数据速率对于用户接口来说非常有用，例如单击/双击检测。对于在检测到运动时启动某个应用的情况，则无需进行高速采样，因此可将数据速率降至6Hz，此时平均功耗为300nA。因而，对于低功耗应用和不易更换电池的植入式设备来说，此传感器非常有吸引力。ADXL362采用3.0mm×3.25mm封装。图3显示了在不同的电源电压的条件下，电源电流与输出数据速率之间的关系。系统中各传感器的连接系统的是混合信号片上计量仪ADuCM350，它与所有传感器相连，并负责运行必要的软件，以及储存、显示或传送结果。该器件集成了高性能模拟前端(AFE)和16MHzARMCortex-M3处理器内核，如图4所示。AFE的灵活性和微处理器丰富的功能组合使此芯片成为便携式应用和可穿戴应用的理想选择。可配置的AFE支持几乎所有传感器，其可编程波形发生器可使用交流或直流信号为模拟传感器供电。高性能的接收信号链会对传感器信号进行调理，并使用积分非线性(INL)和差分非线性(DNL)值为±1LSB的无丢码真16位160kSPSADC将这些信号数字化。该接收信号链支持任何类型的输入信号，包括电压、电流、恒电势、光电流和复阻抗。AFE可在独立模式下工作，无需Cortex-M3处理器干预。可编程时序控制器控制测量引擎，测量结果通过DMA储存到存储器内。开始测量前，可执行校准程序，以校正发送和接收信号链中的失调和漂移误差。对于复阻抗测量，如血糖、体质指数(BMI)或组织鉴别应用，内置DSP加速器可实现2048点单频离散傅里叶变换，而无需M3处理器干预。这些高性能AFE功能使ADuCM350具有其他集成解决方案无可比拟的独特优势。Cortex处理器支持多种通信端口，包括I2S、USB、MIPI和LCD显示驱动器(静态)。此外，它还包括闪存、SRAM和EEPROM，并且支持五种不同的电源模式，可地延长电池使用寿命。ADuCM350设计用于超低功耗传感器，性能限制为低速器件。对于要求更高处理能力的应用，可使用工作频率高达80MHz的M3内核或者Cortex-M4处理器内核。功耗如何？功耗一直是便携式设备和可穿戴设备的一个关键因素。本文介绍的器件针对高性能、小尺寸和低功耗要求而设计，但在小封装内集成所有一切器件(包括电池)仍然是一个挑战。尽管新的电池技术实现了每mm3更高的容量，但与电子产品相比，电池体积仍然较大。能量采集可减小电池尺寸并延长电池使用寿命。能量采集技术有多种，包括热电、压电、电磁和光电等技术—对于可穿戴设备，利用光和热为合适。传感器通常不会产生大量输出功率，因此每焦耳热量都应当可以被捕获和使用。ADP5090超低功耗升压调节器(如图5)将采集器和电池桥接起来。此高效的开关电源可将输入电压从低至100mV升高到3V。冷启动期间，在电池完全放电的情况下，需要的输入电压为380mV，但在正常工作时，如果电池电量没有完全耗尽或者还有一些电能留在超级电容内，任何低至100mV的输入信号都可转换为较高的电位并储存下来，以供稍后使用。该芯片采用微型3mm×3mm封装，可进行编程来支持各种不同的能量采集传感器。其静态电流为250nA，支持几乎所有电池技术—从锂离子电池到薄膜电池以及超级电容均可。集成式保护电路可确保安全运行。小结本文介绍了一些用于可穿戴和个人健康应用的低功耗产品，但是这个快速增长的市场正在快速变化。ADI公司的技术可以将这些颇具挑战性的难题转变为完善的产品和完整的解决方案。来源：维库电子市场网

持续监测心脏活动可以测量心率变异性（HRV），该参数可以了解到心脏健康状况和其他疾病。本设计实例是一款全新的脉搏血氧计设计，使用起来非常简单，并且功能强。借助优异的性能，它甚至可以作为单独设备使用，以监测心率及血氧饱和度。该系统的核心部件包括超亮红光LED（KA-3528SURC）、红外线LED（VSMB3940X01-GS08）、对两种光的波长同样敏感的光电二极管（VBP104SR）。运算放大器LT6003为整个系统的基本构件，在电路的几个放大级均有使用。在图1中，IC1充当跨阻抗放大器使用，将光电二极管产生的电流转换为电压。这一级提供高增益，从而使几乎人体的每个部位都能使用传感器。运算放大器IC2充当30倍增益的反相放大器。图1:脉搏血氧计。比较器IC4负极输入使用峰值检测器电路连接至修正信号。IC3、D1、C6等元器件用于检测并保持输入信号的最大电压。R7和R10用来对C6电容器放电。该电路用作基准电压，即使是传感器在人体上位置的突然变化，其所产生的微弱脉搏也都被检测到。该电路配备了一个高通滤波器和两个低通滤波器，用于滤除外部光线变化或交流闪光灯闪烁产生的不期望的干扰信号。高通滤波器和第一个低通滤波器的频率设置为0.86Hz和159Hz。高通滤波器和低通滤波器的其他端子并未接地，而是接到1V基准电压，以增加对检测信号的偏置，以便后续处理。基准电压由LM4040和分压器（R15、R16）产生。经过IC2后，频率设为5.9Hz的第二个低通滤波器对信号进行处理，进一步滤除其他不期望的干扰信号（见图2、图3）。图2:COMP节点（CH1）和脉搏节点（CH2）随时间变化的电压输出。图3:输出节点上的信号。本文并未对脉搏读取过程展开论述，其可以通过带ADC的MCU来完成。MCU用于控制LED，检测信号，并将信号转换为血样饱和度。即使采用窄带带通滤波器也可以对血氧饱和度进行计算。当红光LED点亮后，ADC即开始检测信号。在两个或三个脉搏之后，红外线LED可以与红光LED同时点亮。MCU利用S=VR/VIR公式进行计算，其中电压为峰峰值读数，而S则代表组织血氧饱和度（StO2）校准表格中的数值。来源：维库电子市场网

在医师办公室或医院内外诊断健康问题的便携式医疗设备迅速增多。在将病人送往医院之前，便携式医疗保健设备可帮助医疗专业人士监控生命体征、恢复心脏跳动、利用超声检查体内状况。便携式医疗的目标是提供易于使用、可互操作并具有诊断价值的家庭医疗保健设备，以便将相关费用纳入医疗保险范围。这样就避免了医院出诊，降低了医疗成本。病人在家也可以使用便携式医疗设备来监控血压、肺活量、血糖水平，以及记录心脏事件。许多此类便携式医疗设备都带有USB或无线数据连接，允许医疗专业人员在医院和在家不间断地监控病人状况。同时，ContinuaAlliance正在制定基于USB、Zigbee和蓝牙标准的互通协议，这将加速上述通信接口的采用。对于采用电池供电的便携式医疗设备，提高计算能力、减小尺寸和延长运行时间的要求使得电源系统设计极具挑战性。电源系统对电池大小、运行时间、待机时间、物料（BOM）成本和可靠性均有影响。便携式医疗系统所涵盖的应用极其广泛，包括血压监控、血糖仪、脉搏血氧仪和超声应用等。一些应用要求硬件长时间工作，而另一些应用则要求较短的工作时间和较长的待机时间。虽然终端应用千差万别，但大多数便携式系统都可以简化为一系列核心功能：传感器采集数据，微处理器（带专用软件）分析数据，存储器存储软件和数据，以及数据连接用于访问结果。图1显示了一个带键盘和显示器的典型手持式便携系统。当连接市电时，便携式系统必须能够发挥最大处理能力，同时不会产生过多热量；当保持便携状态时，电池使用时间必须最大化。电池最长使用时间，即便携式设备在需要充电或更换电池前所能工作的时间，取决于电源系统因素，如电池容量、电源系统效率和电源管理软件。只有充分利用所有这些因素降低电池消耗，才能使电池寿命达到最长。大多数高性能便携式系统采用3.6V标称输出的锂离子充电电池供电。便携式系统包含多个集成电路，各集成电路都有自己的优化半导体工艺和工作电压要求。便携式应用的IC采用比电池更低的工作电压，因此需要使用降压调节器。当今最常用的调节器是低压差（LDO）和降压型开关调节器，如图2所示。LDO由基准电压源、误差放大器、分压器和传输管（passtransistor）组成。低压差调节器只需使用两个外部电容就能用较高直流电压产生较低直流电压，十分简便。不过，当Vin远高于Vout时，LDO效率低下，这是因为未输送到负载的功率会以热量形式损失。LDO效率约为（Vo/Vin）×100%。LDO无法储存大量未使用的能量，因此未输送到负载的功率以热量形式在LDO内部耗散。例如，连接到3.6V电池的2.6VLDO的效率为72%。此外，当要求LDO最大程度地省电时，必须检查其静态电流和使能功能。当系统处于正常工作模式与休眠模式之间的空闲模式时，低静态电流（Iq）可以减少系统的功耗，从而提高系统的自主性。使能输入引脚允许LDO关断，使休眠模式下的功耗不到1μA，从而延长电池使用时间。例如，ADP150就是一款出色的低静态电流LDO。图1.通用手持便携式系统当电源电压比工作电压高得多时，开关DC/DC转换器是更好的选择，它能够实现更高的效率，因为在将一个直流电压转换为另一个直流电压时，它能够将能量临时储存在电感的磁场中，然后释放给负载。便携式开关调节器以500kHz到3MHz的频率工作。DC/DC开关转换器有多种拓扑结构。内置开关元件的同步降压型调节器用于输出电压远低于输入电压的场合，在便携式系统中最为常用。用降压调节器替换LDO可以提高系统效率。例如，当利用LDO将系统电压从3.6V降至1.2V，为负载电流为300mA的微处理器内核供电时，LDO效率约为1.2V/3.6V×100%=33%，67%的输入功率以热量形式损失。为了提高效率并降低工作温度，应当用ADP2108等降压转换器取代LDO。降压转换器能将能量储存在电感的磁场中，因而效率更高。使用ADIsimPowerTM可知，在相同条件下ADP2108的效率为80%，比LDO提高47%。设计工程师会发现，ADP2108尺寸较小，仅使用两个去耦电容和一个1μH芯片电感，几乎可以直接取代LDO。选择降压转换器时需要考虑的其它省电特性包括：低静态电流、使能功能以及负载电流较小情况下的省电模式。图2.LDO和降压转换器的功能框图为使电池使用时间达到最长，除了优化便携式系统硬件效率以外，还必须优化电源管理软件。运行复杂的专用软件对计算能力提出了更高要求，需要使用高耗电量的高速微处理器。降低处理器速度可以降低功耗，延长电池运行时间，但软件性能会下降。系统架构师可以通过选择最适合应用的处理器速度来提高系统效率。便携式系统的另一种省电方法是关断不用的子系统，如微处理器、显示器背光、数据端口和处于测量间隙的传感器，使用调节器的使能输入或ADP190/ADP195等负载开关来隔离电池，如图1所示。设计便携式电源系统时，并不存在万用的解决方案。延长电池使用时间的方法有许多种，某种方法可能优于其它方法。本文所述的技术同时适用于便携式和市电供电的医疗设备，能够提高系统效率，降低内部温度和运行成本。作者简介KenMarasco是ADI公司电源管理部便携式电源系统应用经理，负责便携式电源产品的技术支持工作。他毕业于纽约理工学院（NYIT），获得应用物理学学位，拥有35年的系统和器件设计经验。来源：维库电子市场网

智能手环的市场究竟在哪里？就目前现状而言，智能手环要想获得市场又两个大方向：运动监测和便携医疗。本文介绍的可用于智能手环等可穿戴设备的脉搏监测IC方案，是一款性能稳定、监测精确的MCU--AST9D01L，并已获得了国家专利。方案概述对运动爱好者来说，监控脉搏可以防止自己运动过量，并可根据运动后的心率监测图来调整运动量；对于心脏病患者来说，实时监控脉搏则具有更大的意义。先越科技的AST9D01L是一款侦测心跳数据的MCU,用户可以通过SPI协议轻松读取它的心跳数据。已获得国家实用新型专利，专利号：201320678379.2。本实用新型涉及电子测量领域，公开了一种穿戴式心率计步装置，包括：用于发射绿光光源的发光二极管；用于接收绿光的反射信号的光学接收模块；用于检测运动状态的加速度传感器；用于对反射信号和加速度传感器信号进行处理，并获得心率脉冲信号和计步数据的微处理芯片；用于显示心率脉冲信号和计步数据的显示模块；其中，微处理芯片分别与发光二极管、光学接收模块、加速度传感器、显示模块电连接。本实用新型技术方案通过加速度传感器辅助纯绿光测量心率和计步数据的测量方式，使计步装置可穿戴在不同部位，如手指、耳垂、手腕和手臂等部位，适用于动态与静态的心率测量，从而提高产品的应用范围与自适应性。系统方框图方案特色AST9D01L是侦测心跳数据的MCU,用户可以通过SPI协议轻松读取它的心跳数据。它的系统由心跳测试IC和sensor加上AST9D01L组成，模块化设计，性能稳定可靠。本方案可连续主动/自动监测，也可以进行单点监测。测量原理系统结构图IC特征工作电压为：3.3V。正常量取心跳时电流：8.5~8.6mA。应用范围心跳量测计、心跳测试手表等相关消费电子领域。来源：维库电子市场网

华为提供的一体化的数字医院网络解决方案，以最优的方案实现医疗相关人员、流程、软件应用及硬件组件之间的的协同，实现各个功能区域的高效互通与安全隔离的融合。应用场景随着医院信息化的发展，需要建设与医疗业务融合的网络系统，以支撑数字医院的电子病历、移动查房、手术录播、医疗数据采集等典型应用，更好的服务于医务人员及患者。需求分析：医疗网络承载着关系生命安全和身体健康的重要数据，要求网络提供稳定可靠的传输质量；数据敏感，涉及医疗安全、计费、个人隐私等，需要极高的网络安全防护；影像数据流量大，并要求快速诊断，要求网络提供影像数据的高速存储及访问能力；医护人员非固定办公，经常需要查房等流动业务，需提供移动网络接入能力提升医护效率。方案概述华为提供的一体化的数字医院网络解决方案，以最优的方案实现医疗相关人员、流程、软件应用及硬件组件之间的的协同，实现各个功能区域的高效互通与安全隔离的融合。方案从架构、技术等多方面进行了专业的可靠设计，确保网络达到99.999%的高可靠性，同时全方位的医疗安全保障设计，覆盖边界防御、病毒扫描、接入控制、远程访问等各个方面。图1:华为智慧医院网络及安全解决方案全景解决方案亮点●快速的故障检测及倒换技术，提供高可靠的网络保障业务连续运行；●防火墙、病毒扫描、接入认证、虚拟隔离等多重安全防护保障网络不受内外部攻击；●万兆骨干网络、千兆桌面接入，保障无停顿感知的业务访问体验；●绿色安全的全院无线网络覆盖，助力医院将医护延伸至患者床边。来源：维库电子市场网

目前，医疗电器OEM厂商正在开发技术含量更高的、用于治疗和监控常见疾病的个人保健设备。这些产品价格合理，极大提高了医疗保健质量。MCU在家用血压计、肺活量计、脉搏血氧计及心率监测器等便携式医疗设备中起着重要作用。大多数此类产品中的实际生理信号是模拟信号，在测量、监控或显示前需要进行放大、过滤等处理。将高性能模拟外设嵌入超低功耗MCU中，不仅可以实现便携式医疗电子设备的片上系统化，而且还可延长电池使用寿命。本文将介绍简化便携式电池供电医疗设备的模拟前端设计的多种方法，如将运算放大器、ADC、DAC等高性能外设与低功耗MCU结合使用。MCU具有数字滤波、处理功能，还可以显示血压、肺活量、心率及血氧含量等生理数据。将上述外设与MCU结合使用，不仅可以实现上述全部功能，而且还可通过关闭外设使其进入待机模式（电流消耗仅为几mA）来满足功耗要求。MSP430FG4619就是一个很好的例子，其16位RISCCPU不仅能提供所需的信号处理能力，而且还具有超低的工作电流，使电池在此类应用中的寿命可达数年之久。该MCU集成了运算放大器、12位多通道ADC及双12位DAC等外设，是模拟信号处理电路的一部分。除嵌入高性能模拟外设之外，该器件还具有120KB的片上闪存及通用串行通信接口（USCI）。以下为集成模拟外设实现医疗产品单芯片解决方案的具体介绍。血压计图1为血压计功能结构图。该应用通常使用桥式压力变送器作为传感器，与充气式袖袋相连。变送器可通过端口引脚激活，由于仅在压力测量时被激活，所以可以显着节省电能。传感器的mV级输出与压力成正比。此信号在数字化之前需要放大，然后由ADC进行测量。放大后的信号可检测科罗特科夫（Korotkoff）音并确定心脏收缩及舒张压读数。MCU中的3个运算放大器能够出色地完成这项工作。几个放大器共同组成的高增益差动放大器功能块可消除应用中的共模噪声。使用3个放大器的差动放大器功能块如图2所示。放大后的信号从内部输入至12位ADC。器件中的DMA外设可以进行高效的数据处理，能够快速执行Korotkoff音检测算法，并滤掉影响测量结果的噪声。16位CPU以较低的MIPS处理能力处理上述算法。该器件还集成了带有稳压充电泵的160段的LCD驱动器，以提供稳定对比度，从而进一步完善了该单芯片解决方案。MCU中的120KB低功耗闪存可以在现场进行软件升级，由于闪存具有系统内可编程性，所以可以当作数据记录器。器件中的USCI串行端口可以与PC或PDA通信，以下载记录的数据。由于MCU具有超低功耗架构，在血压测量模式下，该解决方案的工作电流低于3mA。在空闲模式下，该器件正常工作并显示实时时钟的电流消耗不足3mA。图1血压计功能结构图MCU中PWM输出控制的直流电马达对袖袋进行充/放气。这是该血压计唯一用到6V电源驱动马达的地方。如果不能满足电源需求，整个血压计可以用一节3V锂离子钮扣电池供电。不过，目前只有少数马达可以靠这种高阻抗钮扣电池驱动，所以，此例可以使用4节普通低成本AAA碱性电池及低压降稳压器（LDO）为MCU提供3.3V电源。假设每天测量两次血压，这些电池可以使用两年。MCU可以长期工作在活动显示计时模式，原因是该模式的电流消耗非常小。另外，用户查看存储的血压读数时也不会增加电流消耗。此外，集成的双通道DAC能够产生相移180°的正弦波，从而可以提高变送器性能。肺活量计肺活量计也称为肺功能测试（PFT）设备，在医疗诊断中用于测试肺容量。在该应用中，测量参数是一定呼气时间内的气流量，单位为升/分钟。所用传感器是气动变送器，实际上是压差变送器。除了无需充气马达外，该肺活量计与血压计设计类似。3个MCU运算放大器用作测量气流的传感器放大器。肺活量计其他部分的设计比较简单，12位ADC的作用是测量气流并与存储的标准化数值进行比较。闪存有助于存储各种标准化数值，使设计适用于各种情况。图1可以作为该肺活量计的参考设计（系统所用的变送器比较相似）。请注意，肺活量计无需马达控制。另外，MCU的低功耗特性延长了电池使用时间，其高集成度降低了成本并提高了。图2差动放大器脉搏血氧计及心率监测器心率监视和脉搏血氧计采用的技术不止一种。本文着重介绍非侵入式光学体积描记技术。此类血氧计采用配有MCU的外部探头，能够显示血氧饱和度及脉搏率。在此应用中，同一个传感器可同时用作心率检测及脉搏血氧测量。该技术提供了估测动脉血氧饱和度和心率的简单而精确的办法。探头置于指尖、耳垂和鼻子等身体不同位置。探头包含两个发光二极管（LED），其中一个发射可见红光（660nm），另一个发射红外线（940nm）（见图3）。光束通过人体组织到达光电检测器。在通过人体组织时，红血球中的血色素会吸收部分光线，吸收量因血氧饱和度的不同而不同。首先，通过测量对两个波长光线的吸收量，MCU能够精确计算出氧化的血色素比例。其次，通过人体组织的光线中含有因心跳造成动脉血量不同而产生的脉冲分量。图3探头上配有两个LED必须使用恒流源驱动这两个LED，以确保测量过程中保持稳定的亮度。具有自动增益控制（AGC）反馈的恒流源可以通过采用内部DAC及简单MCU算法而获得。MCU能够选择输出血液脉动部分的吸收量，动脉血液、非脉动静脉血液或毛细血管血液以及其它人体组织色素均会吸收光线。最新测量技术降低了测量血氧饱和度时的干扰效应。两个LED周期性打开，红光LED开启，然后红外线LED开启，最后两个都关闭，每秒钟重复几次，这种时分多路复用技术消除了背景噪声的干扰。相位正交复用技术可使红色光及红外线先按相位（而不是时间）分离，随后又组合。这种更先进的技术有可能消除运动或电磁干扰产生的大气干扰，原因是两种LED信号在再组合时相位有差异。5~20s可以测出平均血样饱和度，通过连续脉动信号之间的LED周期数能够计算出脉搏率，得出脉搏率平均值大概与得出饱和度平均值的时间近似，这与具体的监控器有关。MCU根据两种频率光线的吸收比例计算两个参数的比值。MCU闪存中存储了一系列通过实验得到的血氧饱和值（志愿者在实验中呼吸气体的氧气含量逐渐增加）。MCU将测量到的两种光线波长吸收率的比值与存储值比较，然后以百分比显示血氧饱和度。通常情况下，血氧饱和值在70%~100%之间，低于70%的数据是估测得出的，因为无法获得人体血氧含量低于70%的数据。基于MSP430FG461x的脉搏血氧计结构图如图4所示。该应用具有完整的模拟前端解决方案，其中包括集成运算放大器、ADC及DAC。DAC与片上参考电路形成驱动LED的恒流源。其中一个运算放大器用作传感器光电二极管的I/V转换器。通过使用DAC输出及MCU执行的软件算法来调节LED亮度，由此实现自动增益控制。ADC将放大后并经过滤波的输出信号进行数字化处理，而MCU中的软件则计算出平均值。至此完成了红光、红外线光源及双方比值的数据采集和计算。该比值与存储的标准数据比较后得到精确的血氧饱和度值。计算出的血氧百分比值显示在LCD上。A/D转换值也含有心率信息，软件在5s左右可以计算出心率平均值，该值也同时显示在LCD上。另外，MCU的PWM输出驱动压力蜂鸣器，每心跳一下就发出一次短暂蜂鸣。通过这种周期性蜂鸣可以判断传感器位置及信号采集是否正常。图4基于MSP430FG461x的脉搏血氧计结语在上述便携式医疗应用中，超低功率微控制器MSP430FG461x作为单芯片解决方案，具有多种优势。ADC的高精度很容易满足测量类应用的需求。片上运算放大器及DAC非常有助于信号调节和自动增益控制。为测量类应用选择了合适的MCU之后，系统设计师下一步就要进行软件开发。由于MCU能够提供片上仿真功能，所以设计人员可以通过JTAG端口进行实时调试。现有多种编译器及调试器可用，且调试器硬件很便宜。调试器硬件需要一个简单的逻辑电平转换器连接至PC并行端口，且无需传统的ICE接口。全功能实时仿真可以在芯片内置硬件上设定断点，因而在调试的同时能够实现全速运行。该器件的高集成度和代码开发方便性显着降低了系统设计成本。调试过程中可以随时刷新闪存中的程序代码，从而极大缩短了开发时间，所以，选择该MCU能够有效缩短产品上市时间。另外，120KB的系统内可编程闪存同时可以作为数据记录器使用。来源：维库电子市场网

医疗，工业，电动工具和家用电器办公设备等在内的所有元素都非常清楚电磁干扰（EMI）在很大程度上是不可避免的。根据经验，随著开关模式转换器工作频率的提高，抑制EMI变得更加困难。一种建议是通过设计产生更少EMI的组件来减少抑制的需要。如工程师所知，EMI是一种现象，该现象导致一个电子设备受到另一种正在产生电磁场的设备的某种影响，即射频（RF）频谱中的杂散能量。在系统级别上，不容易知道产品将产生多少干扰，或者本地干扰会如何影响其自身的子系统。我们可以从选择产生低EMI的组件开始，这可以极大地帮助克服相关的设计挑战，在设计降压转换器时，低EMI变得越来越重要。。为此，达尔科技DiodesIncorporated开发了一系列低EMI转换器，使工程师可以在开关模式电源转换设计上，以减少其设计产生的EMI量。通过使用更高效的开关设备，还可以减少热量并使开发更紧凑的设备变得更加容易。低EMI降压转换器非常适合许多应用，从网络系统到电动工具，激光打印机，医疗，工业电源和12V/24V分布式电源总线电源，以及需要用于FPGA，DSP和ASIC的高效转换器的消费电子产品耗材。低EMI降压转换器还适用于家庭音频系统，游戏机，白色家电和小型家电，平板电视/显示器和机顶盒。达尔科技的AP63200为2A同步降压转换器，输入电压范围为3.8V至32V，支持5V，12V和24V电源输入，并且可以承受浪涌输入40V，400ms的时间。旨在提供一流的EMI性能和超低静态电流。通过峰值电流模式控制易于使用，最大精简地减少了外部组件数量。还集成了高端125mΩ和低端68mΩ的MOSFET，以支持高效的降压DC-DC转换。整个产品系列均包含有助于在设计开关模式PSU时将EMI降至最低的功能。其中包括开关频率抖动为±6％的展频（FrequencySpreadSpectrum），通过不允许发射的能量在任何明显的时间内停留在任何一个频率上来降低EMI。它们还具有专有的栅极驱动器方案，可在不牺牲MOSFET导通和关断时间的情况下抵制开关节点的振铃，这也消除了由MOSFET开关引起的高频辐射EMI噪声。节约能源当今社会的共识，对一般人来说，如果家中电器的转换效率高一些，在长期日积月累下，节约的电能也是相当可观的。所以IC本身的耗电电压，也是提升用电的一个重点。AP6320X系列拥有超低22uA的静态电流，在轻载1mA时效率高达80％，在5mA轻负载下效率高达88％，可调的低电压锁定点(UVLO)以增加设计灵活性，以及??优化的引脚排列(PinOut),达到最小化交流开关电流环路，从而将系统杂讯最小化。尤其是AP63203和AP63205单元是固定输出降压转换器，在降低EMI方面具有最佳设计，因为更简单的PCB布局设计可减少所需的外部组件数量，并确保PCB上的电流回路短，从而产生EMI问题可能性更低。固定的3.3V和5V输出选项进一步减少了外部组件的数量。显然，通过了解根本原因，可以设计出最佳的方案来降低开关电源的EMI。►场景应用图►产品实体图►展示版照片►方案方块图►电路图►EVBBOM►效率实测VIN=24V,VOUT=12V►展频(FSS)withaswitchingfrequencyjitterof±6%►HiccupModeProtection►核心技术优势1.超低（22μA）静态电流（IQ）2.宽输出电压范围：0.8V至接近VIN的100％（LDO模式)3.展频6%为EMI性能而设计4.可调节的低电压锁定UVLO5.可受浪涌输入电压40V/时间400ms6.内部集成高端125mΩ和低端68mΩ的MOSFET7.提供多种保护模式:过电压保护/过电流保护/过热保护8.TSOT26小包装简易设计►方案规格1.输入电源3.8V至32V。2.2安培持续输出电流设计3.轻载变频模式(PFM)4.0.8V±1%参考电压Vref5.500kHz工作频率6.在1mA下,效率高达80%7.在5mA下,效率高达88%8.ESD:HBM2KV/CDM1KV9.工作温度:-40~85度C来源于大大通。

2μm高功率激光医疗仪市场需求越来越大，而目人机交互模块前国内此类设备在控制上缺乏对系统安全和出光精准度的考虑。同时随着YY0505-2012医用电气电磁兼容标准于2014年的执行，设计符合YY0505-2012标准的医用设备已迫在眉睫。因此，本文采用模块化设计，设计了一种基于STM32的2μm光纤激光器医疗仪控制系统，将水冷单元的参数监控、电源模块的抗干扰设计、输出功率的校准等集成于一体。测试结果表明，系统可靠稳定，操作方便。1.系统功能和结构设计按功能划分，医疗仪主要由2μm光纤激光器模块、精密水冷单元、STM32主控制器模块、人机交互模块等部分组成，结构如图1所示。控制器是医疗仪的大脑，负责整个设备的启停和正常运行。2μm光纤激光器经过光学系统准直聚焦，得到医用激光，在特定条件下，脚踏开关闭合发出相应功率的激光，由光纤传导到病灶部位。精密水冷单元的循环水流经激光腔，使激光器工作在合适温度，确保输出功率稳定，且水冷单元的启动总是先于激光器，防止激光器在高温高湿环境下结露而损坏。门控直接与激光器内部的interlock信号相连，同时主控器对其状态实时监测。此外光纤检测可对医用光纤进行规范化管理，防止因光纤老化影响治疗效果。采集了16组对应值，由于环境等因素影响采集结果，导致偶然误差。为了尽可能准确地得出未知点，相同实验重复4次，并将对应值取平均。通过增加节点个数来提高差值多项式对函数的逼近程度，由于此时高次多项式插值容易出现Runge现象，故采用Lagrange线性插值，把节点分成13段，分段采用低次多项式近似函数。分段节点处函数值如表1所示。图1医疗仪总体结构图设备以触摸屏为主要人机交互平台，实现的功能包括：汽化与凝血参数的同时设置；不同方案的保存和调用；能量、计时等治疗参数的统计显示；系统异常状态的报警提示；出光指示灯的亮度调节。2.系统硬件设计2.1系统硬件结构系统硬件以STM32F107VCT6为核心，硬件框图如图2所示。精密水冷单元的参数监控包括高低水位、水流量、水压力、水温的监测；以触摸屏为主的人机交互模块集成了出光指示灯、钥匙开关、急停、启动、脚踏、门控等外部硬件控制；配电模块集成了继电器驱动电路和电磁兼容设计。其中，水冷单元、光纤激光器、触摸屏和音效合成模块分别通过RS232与主控制器通信。图2系统硬件框图2.2配电模块电路设计为实现高可靠性，配电模块电路采用冗余设计，每路继电器驱动电路控制两个固态继电器。以图3所示激光器的继电器驱动电路为例，U5、U6代表两个继电器，输出端分别串联到电源的零线和火线上，实现同开同断，避免某一个继电器发生故障时影响整个系统的工作。每路信号除通过I/O控制外，急停信号也对继电器可控，达到软件和硬件同时急停的目的。选用的急停按钮是常闭型，高电平有效，当急停触发时，Q3不导通，致9引脚电平拉低，再与I/O信号经过与门，输出也为低电平，致Q4不导通，继电器处于开路状态，电源断路。另外，电路一方面在STOP和I/O信号接口处接入5V瞬态抑制管，以防止静电积累损坏器件；另一方面在Q4导通时D3点亮作为电路工作状态指示，当系统出现异常时方便故障排查。图3继电器驱动电路2.3配电模块电磁兼容设计电磁兼容问题是影响医用电气设备安全有效的重要因素之一，不仅直接影响医用设备的安全使用，甚至会对患者以及医护人员的人身安全造成影响。国家食品药品监督管理局于2012年12月正式发布了新版标准YY0505-2012,并于2014年1月正式实施，该医疗仪配电模块结合此标准做了相关电磁兼容性（EMC）设计。实际工作环境下该系统电磁干扰主要于电源线上的高频干扰、接线端口的静电干扰、浪涌电流、可控硅通断时产生的干扰等。首先考虑硬件选型，选用交流单相双节电源滤波器，不仅能抑制共模干扰，对快速瞬变脉冲群（EFT）实验也有很好的辅助效果。与传统电磁线圈继电器相比，固态继电器的寿命长，可靠性好，切换速度可达几毫秒至几微秒，没有触点燃弧和回跳，减少了电磁干扰和瞬态效应，但固态继电器导通时会产生较大热量，系统通过在继电器下方放置散热片来解决此问题。配电模块的结构框图如图4,在电源的进线端串入滤波器，然后进入瞬态电压浪涌抑制模组（包含千瓦级TVS、压敏电阻、防雷管等），再接入继电器，最后在电源进入每个模块之前再分别串入滤波器。测试结果表明，该结构能够达到抑制电磁骚扰（EMI）和提高仪器的电磁抗扰度（EMS）的双重目的。图4配电模块结构框图3.系统软件设计3.1软件功能设计系统软件主要实现以下功能：（1）5个安全状态的实时检测，包括检测光纤连接、脚踏连接、门控、水冷单元连接和激光器连接是否正常。（2）5个工作状态的判定，包括开锁状态、初始化状态、参数设定状态、准备状态、异常状态的判定。（3）水冷单元参数的采集，包括压力传感器、水位开关、温度传感器、流量传感器数据的采集，并判断是否超出正常范围。（4）激光器内部状态参数的读取并分析，激光器内部有一个32bit的状态字，存放激光器当前的工作状态，读取每一位状态，判断激光器当前是否正常工作。（5）外部硬件设备信号的采集和控制，包括钥匙开关、急停按钮、启动按钮、出光指示灯和脚踏开光的信号采集或控制。（6）工作参数的设定，包括汽化和凝血功率的设定、指示灯的开闭、存储方案的设定和选择。（7）操作日志的存储和显示，包括开机时间、工作累积时间、出光累积时间和出光能量累积的存储以及当前治疗方案的出光时间和出光能量的显示。（8）激光输出功率的校准。软件流程如图5所示，按系统要求，异常状态优先级最高，通过中断处理。为节省系统资源，对5个安全状态每1s扫描1次，若发现连接异常，系统重新自检，直到连接正常方可进入主循环。对其他触摸屏有效包、水冷单元有效包、激光器有效包依次处理。图5系统软件流程图3.2激光功率自动校准算法由于医疗产品对可靠性的特殊要求，激光输出功率的准确性必然成为衡量一台医疗设备品质好坏的重要参数。激光功率在光纤耦合处和光纤尾端、切口端面会产生衰减，如图6所示。光纤终端功率小于用户设置功率，尤其在设置功率小于60W时，最大偏差达63.6%。为了得到准确的光纤终端功率，需要借助功率计采集终端功率并读取与之对应的激光器驱动电流，然后通过插值法得到功率与电流的分析表达式，以便用户设置每个功率参数时都能找到与之对应的电流值。图6校准前终端采集功率与用户设置功率关系采集了16组对应值，由于环境等因素影响采集结果，导致偶然误差。为了尽可能准确地得出未知点，相同实验重复4次，并将对应值取平均。通过增加节点个数来提高差值多项式对函数的逼近程度，由于此时高次多项式插值容易出现Runge现象，故采用Lagrange线性插值，把节点分成13段，分段采用低次多项式近似函数。分段节点处函数值如表1所示。分段表达式为：将各点分别带入式（1）得出分段表达式：表1节点处函数对应值随机抽取一点值f（18）≈φ0（18）=1.1×18+8.1=27.9,与实际测量值f（18）=27.7比较，偏差为0.7%,符合精度要求。将式（2）写入软件插值函数子程序中，当用户设定功率时，算法先判断该值所在区间范围，再求出对应电流百分比，通过串口发送到光纤激光器。经插值算法校准后，用户设置功率与终端采集功率之间的关系如图7所示，可知最大偏差为2.5%,较之前的63.6%有明显改善。测试结果表明，通过此方法获得了较准确的激光输出功率，精度控制在±1W以内。图7校准后用户设置功率与终端采集功率关系4.系统测试及结果本文设计了一种基于2μm高功率光纤激光器的医疗仪，以STM32为控制核心，完成了人性化的人机触控界面功能设计、激光器的驱动控制、精密水冷单元的参数监控、配电模块的抗干扰设计以及输出功率的校准。输出功率0W或4W~80W,步进长度1W连续可调，可通过脚踏自由切换汽化和凝血两种功率参数输出；温度采集精度±0.5℃，水流量3.6L/min,符合IPG-TLR-80-WC-Y12型号光纤激光器正常工作要求。经过功率校准算法，用户设置功率与终端采集功率的最大偏差由之前的63.6%降低到2.5%,控制精度为±1W.测试结果表明，该系统具有可靠性高、抗干扰能力强、输出功率稳定准确、操作便利等优点。来源：维库电子市场网

静脉输液是我国目前临床治疗中最主要的一种输液方式，在实践工作中，医护人员一般是靠经验和观察通过转动输液器上的滑轮对滴速进行手动调节的。本系统是一种非接触式全自动的静滴检测和报警控制装置，时刻检测液体的滴速，并且在药液滴完后能够自动地切断液体进行本地和远程报警，以通知医护人员及时更换液体，对提高现代医疗服务系统的效率和质量都有着非常重要的意义。1.研究意义目前，医院静脉输液主要是人工控制，由人监控的静脉输液，无法正确调解药液流速，速度过快由于点滴里有钾元素的成分会造成血管刺激，通常刺激会表现为疼痛。但通常输液快慢要看自身身体情况，但输液还是会对血管和心脏，肾脏有刺激。利用现有的科技设计智能输液系统，即可以控制药液流速、检测药液剩余量、及时地停止输液防止血液回流等，医护人员可以通过主控室观察和调解所有药液流速，从而大大地节省人力。本设计研究一种操作方便，显示直观，具有报警功能的智能型液体点滴速度控制器，该系统让护理人员监控病人打点滴的进程时间得到充分利用，避免病人在输液过程中出现“回血”而造成的医疗事故，提高病人治病输液过程中的安全系数，同时减少护理人员的工作量，给护理人员更舒适的工作环境。2.系统总体设计方案本系统采用ATMEGA16作为主控制芯片来控制液滴速度、报警信息以及液架的运动方向，输液器能通过遥控器任意设定点滴速度，并且能接收遥控器设定的信息以及能对异常情况进行报警。系统硬件结构框图如图1所示。下位机系统采用模块化的设计思想，包括液位检测与报警系统，滴速系统（包括滴速控制装置，钢珠等执行机构），单片机处理系统，通讯模块，自定义遥控器模块，显示以及报警模块，角度传感模块等部分。液位检测模块主要用于对液位的报警，执行机构在程序的控制下完成滴速控制；通讯模块用于和主机的通讯。图1硬件结构框图2.1液滴检测方案滴速检测采用的是红外检测技术，在茂菲氏滴管上方处对输液速度进行测量。滴速检测装置结构图如图2所示。红外发射器发出红外光后，光线穿透茂菲氏滴管后照射到光电三极管上，光电三极管将照射到它上面的光线变成电流信号进行输出。如果此时茂菲氏滴管中没有液滴滴下，光线的衰减就比较小，照射到三极管上的电流就比较大；如果此时茂菲氏滴管中有液滴滴下，由于液滴挡了一下光线，液滴对光线具有吸收和散射的作用，就使得光电三极管接收到比较弱的光信号。将光电三极管输出的电流信号转换为电压信号，通过检测输出端电压信号的强弱就可以检测出有无液滴落下。把检测到的信号经过整形后送入单片机进行处理，就可以计算出输液的点滴速度。图2滴速检测装置结构2.2滴速控制方案采用电磁铁和位于观察瓶中的小钢珠以及相应的控制电路构成了具有“蠕动”效果的电动机用来控制液体滴速，能够达到对液滴的精确控制，利用“蠕动”电机结构和液位传感器实现了药液短缺时及时、准确地自动关闭液路功能，防止了“回血”现象的发生。滴速控制装置原理图如图3所示。图3滴速控制装置原理图3.程序流程图为了便于程序的开发和以后的使用与维护，全部程序采用模块化结构，即由一个主程序和若干个子程序模块构成。主程序首先完成初始化工作，包括定时器初始化、液晶模块初始化、中断初始化、系统时钟初始化、其他参数的初始化等。然后启动定时器进行定时，开中断允许单片机响应内部中断和外部中断请求。各程序功能模块包括液晶显示、电机驱动、报警控制、滴速检测、液位检测等。主程序流程图如图4所示。图4主程序流程图整个系统软件采用模块化结构。其中从站软件系统包括：主程序：负责读键、显示和报警。通讯中断程序：实现与主站通讯。滴速采样和储液瓶的随人体移动检测，其中，中断M1检测液位情况，发生中断停止输液，产生报警，中断M2检测人体移动方向，如果发生中断，单片机输出PWM脉冲，从而控制电机带动储液瓶定向移动。保证储液瓶永久的在人体上方。主站的程序包括主程序和通讯中断程序，其中主程序负责对从站的设定，显示来自从站的实时值，及负责报警。通讯中断程序负责与从站进行通讯，实现数据的实时采集。4.总结本系统采用ATMECA16控制芯片简化了系统的硬件结构，提高了系统的可靠性和实时性。利用“蠕动”电机结构和液位传感器实现了药液短缺时及时、准确地自动关闭液路功能，防止了“回血”现象的发生。药液短缺时，关闭液路的同时用户端采用声光提醒，同时通过无线传输方式将相关信息发送至值班室，及时通知值班医护人员。节省了大量的人力物力以及减少了人为误差。本系统对实际工程应用有一定的指导意义。来源：维库电子市场网

一、项目设计背景及概述1、开发目的众所周知，我国人口众多，医疗资源稀缺，医院时常人满为患。输液作为一种重要的治疗手段，其受众面是非常之广，几乎每个人都有在医院挂水的经历。然而进入信息时代的今天，输液器却仍然保留着最原始的功能，缺乏智能化或信息化的控制手段，这也是导致医院注射室秩序混乱，护士疲于奔命，患者苦不堪言的最直接原因。目前医院所使用的悬挂式输液器虽然有控制流速的装置，但无法得知输液剩余时间，且缺乏输液完毕后的报警系统，使患者不能合理安排注射时间，且注射完毕后不得不大声呼喊护士，这样做既造成了注射室的喧哗，影响了其他患者的休息，亦耗费了患者的体力。2、功能特性本小组设计的输液器不但可以实时调整患者输液的流速，而且可以以剩余时间的方式，形象直观地指出患者的输液进度，并且在输液即将完毕后自动发出提示。3、创新性及实用性本装置的创新之处在于，比较以往传统的输液装置只具备输液功能和简单的调速功能，本装置赋予了其监测时间和结束报警的功能，使得患者可以根据自己的意愿精确设定输液时间，做到与其他事宜的无缝衔接，合理安排手头工作。举个例子来说，就如同于我们平时下载电影，如果只知道下载速度而不知道下载剩余时间，就会显得很被动，无法统筹控制和管理各下载任务，无法合理安排其他事务。而正因为有了剩余时间，使得我们可以精确安排下载流程，合理调配各项活动。对医院而言，本装置也可使医务工作者及时获知患者输液信息以便补液和结束输液，做到有条不紊，秩序井然，最终提高效率。本装置的实用性在于，无需对传统输液器进行改装加工，只需在顶部挂钩处添加本装置即可。此外其结构简单，易于安装，使用方便。二、项目设计原理1、总体设计原理由物理知识可知，悬挂着的输液瓶主要受到两个力：一个是竖直向下的重力G，另一个是竖直向上的拉力F。由于F=G，故输液瓶静止与空中。另外输液瓶中的液体：(1-1)(1-2)(1-3)由以上三式，可得：(1-4)由于为常数，故：(1-5)其中K为常数，可知输液瓶受到的拉力F与瓶中液体体积V成线性关系。那么通过测量拉力F，即可得到体积V。基于以上的推论，本系统通过测量一段短时间内输液瓶受到拉力的变化量，并与此时受到的拉力F做一下运算即可得到输液结束所需的时间t：(1-6)注：F为除去输液瓶毛重后液体所受的拉力2、硬件设计原理硬件上的设计难点在于液体重量的获取。针对此问题，我们采用了高精度的3kg拉力(如图2-1所示)，此传感器是桥式压力传感器。图2-1拉力传感器电阻桥式压力传感器的工作原理如下所述：将应变片黏贴到受力的力敏型弹性元件上，当弹性元器件受力产生变形时，应变片产生相应的变化，进而使电阻阻值发生变化，有力引起的阻值变化转换为的变化，通过测量输出电压的数值再通过相应的计算即可得出测量的物体的重量。其内部如图2-2所示。图2-2拉力传感器内部电路尽管此传感器的精度较高，但其输出的电压仍然很低，的AD口不能检测出来。我们采用的方案的是：采用专用的传感器检测芯片HX711。HX711是一款专为高精度电子秤而设计的24位转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压、片内时钟等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端MCU芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A或通道B，与其内部的低可编程放大器相连。通道A的可编程增益为128或64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为±20mV或±40mV。通道B则为固定的64增益，用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。从传感器输出的电压经过HX711的128倍放大后，由其24位AD采样后得到的数值已能够满足此项目的需求。由于此传感器的精度较高，其对电源的要求而随之提高，为了满足其对供电的需求。我们使用了5V线性稳压器使供电电源更加稳定，纹波更小。以上就是硬件设计原理的介绍，详细的硬件设计将在后面的硬件设计中论述。3、软件设计原理本项目软件部分的设计难点在于如何准确地获取输液的重量，如何抵抗外部的干扰。依据总体设计原理里提及的输液剩余时间的获取，软件程序将获取的总重量减去称重传感器毛重及输液瓶重量后即为输液的重量，再通过每1s的采样获取输液重量的变化，即可计算出剩余时间。但实际中并不完全是这样的。由于在实际中输液的速度极慢，碍于传感器的精度有限，在1s的采样内，采集到的输液重量几乎不变，无法进行剩余时间的预测。为了克服这种情况，我们参照光电器里的T测量转速的办法，通过测量在第n个1s内输液重量改变1个单位，再将n乘以1s采样周期内改变1个单位所算得的剩余时间，这才得到输液剩余时间。由于输液瓶并不是静止不动的，每时每刻它都受到各种力的作用。这会对我们重力的测量带来各种干扰。为了尽量降低这种干扰的影响，我们的软件程序中对运算得到的重量变化率进行了简单的一阶，这能有效地降低高频干扰的影响。不过，这样依然不够的，如输液瓶遭到人为施加的晃动时，剩余时间会突变得非常严重的。故我们的程序中，通过每三个变化周期里其剩余时间变化一致时才认为采集到的数据为正确的数据。通过这种办法，能够很好解决外部大的干扰带来的影响。在此，我们只是介绍了软件设计中所用到的重要技术，详细的软件设计将在后面的软件设计中论述。三、项目设计1、硬件设计图3-1硬件总体框图简要说明一下，我们采用的供电方案是：由220V市电经电源得到5-12V，然后经过LM2940-5.0线性稳压芯片得到5V，再给单片机、传感器、显示屏和无线模块供电。由于拉力传感器受压后输出值改变量小，故需要经过放大电路后再送到单片机的AD口进行模数转换以得到足够的精度。而由于HX711芯片内部已自带128倍可编程放大器，故不需要在外部电路多加放大电路。由于医院的输液室不算宽广，而且输液悬挂点较多。针对这种情况，无线模块使用Zigbee是最合适的。但手头上暂无Zigbee，只有以前用过的XL02-232AP1。故无线模块暂定于XL02-232AP1。为了开发的方便，LCD显示屏暂时利用手头上已有的128*640.96寸黄蓝双色显示屏。以下是系统的硬件原理图：图3-2系统硬件原理图由于时间紧急，我们并没有打样。我们利用以前用过的旧板上通过飞线，搭建最小系统。实物图如下所示：图3-3最小系统实物图配上各种模块后的实物图如下所示：图3-4总的实物图2、软件设计软件设计主要分为两个部分：上位机和下位机。下位机的工作主要是在规定的采样周期内采集输液的重量，经过算法计算得到输液剩余时间，然后通过O显示及通过无线模块发送到上位机。而上位机的工作主要是收集下位机发送的数据，将数据分类并排序，最后在界面上显示出来。2.1下位机软件设计下位机的程序先经过各方面的初始化(包括定时器、串口、称重传感器的去皮等)，然后等待1s采样时间的到来。当1s采样周期到来时，单片机通过HX711采集输液的重量，对于真实的数据进行处理，不符合的抛弃。以下是其程序流程图：图3-5下位机程序框图2.2上位机程序设计上位机经过初始化，打开特定通讯端口，创建连接后，就等待着下位机发送数据。当上位机收到数据后，判断数据是否符合通讯协议的规定(通讯协议为：A5+ID+AA+剩余时间)，符合进行排序并显示;上位机经过初始化，打开特定通讯端口，创建连接后，就等待着下位机发送数据。当上位机收到数据后，判断数据是否符合通讯协议的规定(通讯协议为：A5+ID+AA+剩余时间)，符合进行排序并显示;不符合则抛弃。其软件流程图如下所示：图3-6上位机软件流程图四、测试结果我们的程序调试完毕后，用医用输液瓶进行测量，测量的结果如下表所示：表4-1实验测量结果从上表上的数据可以看出，在短时间内的误差几乎为0，而在较长时间上有所不足，在我们的实验上误差最大为15.7%，但其实际上偏差的分钟数并不算很多(最多为11分钟)，这在实际使用当中依然能让人接受。五、总结本方案是以深联华单片机芯片为核心，通过相应的传感器和无线模块，将病人当前输液时间信息实时的反馈给院方和病人的一个效率解决方案。针对当前医院输液混乱的现实情况，本着以病人为核心，以医院工作效率为重点而提出的这个输液时间监控解决方案解决了输液时间这个长期存在但并未正确解决的问题，使医院输液秩序得到有效的维护，并解决了病人在无法获知时间的焦急感。而且在实际测量中，其结果能让人满意。本方案设计产品精巧，有效，成本低廉，同时后期可扩展的可能性大，可大面积的在医院推广使用。转载自——维库电子市场网

目前采用两个电极片对称覆盖治疗人体部位的电子治疗仪，是通过电极片上的脉动电压与治疗人体部位电阻产生作用，在治疗部位产生人体能够感知的脉动电流，刺激神经肌肉，使其收缩和舒张，产生运动效应，以达到治疗目的。但目前市场上此类型治疗仪产生的脉动电压只有少数几种，由于脉动电流频率周期固定，如果某治疗部位长期接受其脉动，就会产生抗疗作用，引起自发性紧张，从而降低治疗效果。为了解决这一问题，将MP3发出的随机音乐信号引入治疗仪，使音频信号与2.4kHz的中频治疗频率进行调制，产生多种脉动电压和频率周期不断变换的脉动电流。它们随音乐信号起伏变化而发生作用，使患者一边欣赏着喜欢的音乐一边接受治疗，分散注意力，缓解紧张情绪，从而有助于提高治疗效果。现提出一种基于嵌入式器件AT89C5ISNDlC的电子治疗仪设计方案，并外扩D/A、海量存储器、键盘、显示，实现基本的MP3功能;控制AT89C5lSNDlC产生音频及2.4kHz中频信号，采用数字电路完成这两种信号的调频，再经放大后，由变压器隔离输出脉动治疗电压。1工作原理基于嵌入式器件89C5lSNDlC的电子治疗仪系统硬件结构如图l所示，分为信号产生与控制模块、调频输出模块、电源模块3部分。信号产生与控制模块是由89C5lSNDlC单片机、海量存储器、键盘、USB端口、液晶显示、D/A转换器、音频放大等部分组成。当治疗仪的USB端口插入电脑的USB接口时，经单片机检测后执行U盘功能，可将选好的MP3歌曲复制到U盘（治疗仪）。当治疗仪的USB端口未插入电脑的USB接口时，治疗仪可做为MP3播报器。通过功能键设置歌曲、治疗时间、音量，通过启动/停止键控制治疗仪。治疗时，单片机产生两个反相的2.4kHz中频信号F中频、F中频和一个音频信号F音频，同时将存储的MP3格式的歌曲解码为音频数字信号，再经D/A转换放大器放大后，送至耳机或喇叭。调频输出模块是由调频、放大、输出剂量调整、输出变压器、电极片等部分组成。对两路反相中频信号和一路音频信号进行调频，调频后的信号经放大后，由输出变压器隔离输出脉冲电压，通过电极片对称覆盖到人体的治疗部位，人体会感知到随音乐起伏变化的电流刺激。通过输出剂量调整，满足人体不同治疗部位以及皮肤干湿度的不同所能承受感知电流的要求。电源模块可提供15V、5V、3.3V系统工作电压。当治疗仪的USB端口插入电脑USB接口时，单片机执行U盘功能，由电脑USB接口提供+5V的电源。治疗时，治疗仪的供电电源是由220V的交流电源经变压、整流、稳压、滤波产生。2硬件系统设计2.1MCU介绍嵌入式器件AT89C5lSNDlC集CPU、MP3解码器、USB控制器等器件于一体。AT89C51SNDlC不但具有51系列单片机的控制功能，并可扩展为MP3及U盘，采用PLCC封装，其内部结构框图如图2所示。AT89C5lSNDlC的P0、P1、P3端口功能与5l系列单片机相兼容，另外增加了8位的P4端口、4位的P5端口。时钟电路与复位电路连接法与51系列单片机。首次使用该器件需要分别下载USB驱动程序、用户程序。在AT89C51SNDlC的64KBROM中，地址FOOOH-FFFFH已同化好4K字节BootLoader代码。出厂时，已将BLJB位置为1，这样上电后自动执行BootLoader代码，等待从USB接口下载U盘驱动程序或用户程序目标代码。下载完成后，应在下载软件中将BIJJB位置为0，再次上电，自动执行用户程序。如果仍需要修改用户程序，可将ISP引脚置为低电平。则上电复位后，自动引导执行BootLoader代码，等待更新用户程序。重新启动用户程序，应将ISP引脚置为高电平。2.2信号产生与控制模块信号产生与控制模块电路原理框图如图3所示。为实现MP3及U盘功能，AT89C51SNDlC单片机需外接一个NAND-Flash海量存储器，这里选用16MB的K9F2808U0C，其数据线I/00～I/07接P0端口，控制线接P5端口。MP3音频解码输出信号，而该单片机的DOUT、DLCK、DSEL、SCLK引脚接D/A转换器CS4330，经过放大，输出到耳机收听MP3播放的歌曲。液晶屏接单片机的P2端口，与键盘相配合以显示当前治疗仪的工作状态。键盘上有4个按键，“音量/歌曲/定时”功能键接P1.0引脚，分别与P1.1引脚所接的“next”键和P1.2引脚所接的“previ-OHS”键相配合，实现音量调节、歌曲选定、治疗定时等功能设定;而“启动/停止”键接P1.3引脚。AT89C5lSNDlC单片机的P3.3引脚用于检测当前使用的是U盘还是MP3播放器。如将治疗仪的USB引线接到电脑的USB端口，P3.3引脚则检测到高电平，执行U盘程序，此时，单片机的工作电源来自于USB接口;否则，P3.3引脚检测到低电平，则执行MP3程序。中频信号F中频、F中频和音频信号F音频分别接AT89C5lSN-DlC单片机的P4.4、P4.5和DOUT引脚。2.3调频输出模块调频输出模块电路原理图如图4所示。音频信号F音频分别与中频信号F中频和中频相调制，产生两个相位相反的调制波形，再经9013、8050、D880Y放大后送至变压器的两个输入端。变压器中间抽头电压可通过毫安表所接的剂量调节电路进行调整。47kΩ电位器即剂量调节电位器，向下调则毫安表指示的电流变小，反之变大。变压器隔离输出电压变化与输入电压同步变化。输出电压经电极片与人体接触，在人体内产生感知电流。根据理疗部位的不同以及皮肤的干湿程度不同，人体的感知电流也不一样。理疗时需要调整电位器，使理疗者感觉舒适即可。2.4电源模块治疗仪所需3.3V、5V、15V的工作电压都来自于电源模块，其原理如图5所示。3.3V电压可提供给嵌入式器件AT89C51SNDlC使用;5V电压可提供给调频、放大电路使用;15V电压可提供给输出剂量调节电路。其中，5V稳压采用78L05，3.3V稳压采用LDll17S33。当使用U盘功能时，治疗仪的USB端口插入电脑的USB接口，不接220V的交流电源，单片机工作电压则由USB接口提供。3系统软件设计与硬件电路功能配合，系统软件设计流程如图6所示;键盘中断服务程序流程如图7所示。4结语设计的便携设备电池监测系统利用可编程的电池电量监测芯片BQ27210和外部高集成处理器C805lF304实现了对电池电量、可使用时间、温度、电压等信息的实时监测，并通过I2C总线进行数据的传输处理，具有精度高，体积小，成本低等特点，现已应用于某些手持数据采集设备。转载自——维库电子市场网

耳朵是仅次于手指尖，毛细血管次丰富的地方，相对于手腕而言，光学式测量方案，从耳机会更容易到得到高质量的PPG信号，更有利于更高精准运动心率与血氧效果的测试。本方案是基于原相的PAH8013ES+主控SMT32F411+GsensorLIS3DH,实现在耳机环境下实现高精性实时运动心率与血氧的测试方案，提供从硬件、FW、结构产品级应用指导。原相PAH8013是针对耳机应用方向的原相第二代光学PPG传感器，相比第一代8003产品，除性能提供外，运行功耗和待机功耗进一步降低，同时改用IR光源不可见光源测量PPG信号，改善第一代产品绿光方式会从耳朵背面看到绿光闪问题。PAH8013除测量运动心率外，还可以测量血氧饱和度。血氧饱和度（SpO2）是血液中被氧结合的氧合血红蛋白（HbO2）的容量占全部可结合的血红蛋白（Hb）容量的百分比，即血液中血氧的浓度，它是呼吸循环的重要生理参数。PAH8013通过IR和红光两种光源，通过检测打入皮肤反射回的IR和红光的比例，通过算法算出相关的血氧值。STM32F411是Cortex®-M4内核（具有浮点单元）的性能MCU，最高可工作在100MHz主频，芯片内置高达256至512KB的Flash存储器和高达128KB的SRAM，为算法及后续的应用功能再扩展提供充足的空间。另外STM32F411具有封装小，出色的低功耗性能，同时性价比高，更适用于对性能体积与价钱有需求的耳机产品。硬件部分PAH8013ES与STM32F411采用i2c方式的通信接口，并加上中断状态线INT和休眠控制线。其中8013的9脚与10脚接到SMT32F411的PB8和PA11的i2c接口连接脚，采用400HZ速率；8013的13脚中断信号INT1与MCUPA10连接，8013的休眠控制线PD与MCUPA12连接，其中INT1用于中断方式用于接到PPG数据；PD脚用于在不使用PAH8013ES时，通过MCU接高PD脚让PAH8013进入休眠省电状态。GsensorLis3dh采用SPI方式与STM32F411通信接口，Lis3dh的SPI接到STM32F411的PA15、PB4、PB4、PB5的芯片脚上，通信速率1M，外加中断通信线INT1和INT2，使用STM32F411的PA8、PA9。板上的供电系统由一个3.3V和一个1.8V的LDO组成，给MCU、Gsensor及PAH8013ES提供所需的电压，各器件的IO通信电平使用3.3V。原理图主板部分光学小板模组部分PCBlayout软件接口部分心率与血氧的算法放在STM32F411上运行，STM32F411每200ms从PAH8013读取40笔PPG数据及从LIS3DH读取约45笔左右MENS，通过PPG数据与MENS数据运算出心率与血氧值，而MENS数据负责对运动作状态下的数据进行精度补尝。在主函数调用demo_ppg_dri_HRD_SPO2();启动心率与血氧测试，约8~10秒算出第一个心率与血氧值，之后约每秒更新一次数值心率与血氧的获取接口如下：pah8series_get_hr(&hr);------是获取心率数据的接口，由于算法是算浮点数，在数值显示直接显示整数部分SpO2_GetSpO2(&mySpO2);---是获取血氧数据的接口，输出整数，直接显示整数百分比就可PROTING简介pah8series_config.h文件的修改1.#defineENABLE_MEMS_ZERO关掉如果系统的Gsensor还没有调好，可以先把此宏打开，先测试静态心率。此时会送入全0的Gsensor给算法，注意：Gsensor调好后，不论静态动态，都需送入真实的Gsensor数据2.设定Gensor量程，目前用的是-+8G量程，所以设定#defineALG_GSENSOR_MODE43.根据所用的芯片型号，Cover设计方式、IO通信方式，打开以下宏定义//-------SensorICType---------//#define__PAH8013ES//-------CoverType---------//#define_DI_COVER//-------IOInterface---------//#define_I2Cmain.c修改1.设定中断回调函数gpio_in_interrupt_handler(GPIO_INgpio)2.送入正确的系统的tick时间，get_tick_count()-----单位为mspah_hrd_function.c修改1.启动ppg数据采样时，同时启动Gsensor数据采样，调用accelerometer_start();这样可确保数据同步，2.接收到的Gsensor数据送入指定的下面地方以便算法取得，accelerometer_get_fifo(&_state.pxialg_data.mems_data,&_state.pxialg_data.nf_mems);3.进入touchmode或离开心率模式，停止Gsensor数据采样，调用accelerometer_stop();关于同步说明，PPG第一笔数据要与Gsensor第一笔数据时间上对齐，这样算法在插补后，每个ppg时间点才能与gsensor时间点一致，否则可以导致运动心率异常。目前是以ppg中断去接收Gsensorpah_comm.c根据通信方式与STM平台接口，补全读、与及连读接口代码boolpah_comm_write(uint8_taddr,uint8_tdata)boolpah_comm_read(uint8_taddr,uint8_t*data)boolpah_comm_burst_read(uint8_taddr,uint8_t*data,uint16_tnum)算法接口简介PXIALG_APIuint32_tpah8series_version(void);---读取算法版本PXIALG_APIuint32_tpah8series_query_open_size(void);----确认申请在系统上所需开内存大小PXIALG_APIuint8_tpah8series_open(void*pBuffer);-----给算法开启pah8series_query_open_size确认的内存空间PXIALG_APIuint8_tpah8series_close(void);---算法关闭PXIALG_APIuint8_tpah8series_reset(void);---算法重启PXIALG_APIuint8_tpah8series_set_param(pah8series_param_idx_tidx,floatp1);---算法参考设定1PXIALG_APIuint8_tpah8series_get_param(pah8series_param_idx_tidx,float*p1);;---算法参考设定2PXIALG_APIuint8_tpah8series_get_hr(float*hr);---算法心率接口,0~255PXIALG_APIuint8_tpah8series_get_hr_trust_level(int*hr_trust_level);---信号可信度，0~4，数值越大，可信度就越高PXIALG_APIuint8_tpah8series_entrance(pah8series_data_t*pah8series_data);----PPG与Gsensor数据传入接口PXIALG_APIuint8_tpah8series_get_signal_level(intch,uint8_t*signal_level);---信号分数，0~100，，数值越大，信号就越好PXIALG_APIuint8_tpah8series_get_motion_flag(uint8_t*motion_flag);---检查用户运动状态，0静止，1运动PXIALG_APIuint8_tpah8series_get_wear_index(uint32_texpo_time[3],uint8_tled_dac[3],uint8_tcheckRaw,int*wear_index);----判定用户佩戴松紧度，wear_index为0~3，0表示佩戴好，1~3数越大，佩戴越差PXIALG_APIintSpO2_GetSpO2(float*spo2);---算法血氧接口,0~100PXIALG_APIintSpO2_GetReadyFlag(uint8_t*ready_flag);---血氧算法标志调试log如下结构部分如何保证在耳道有持续稳定的测量，结构设计起到关键的作用。优秀的设计，能保证适用于各种人群的耳朵，并在运动中仍保证耳机与皮肤优秀的接触稳定性Cover设计结构如下图：1.最上方灰色部分rubber软胶套，增加在佩戴时的接触舒适性2.中间部分黑色为硬塑料模，此部分需要做要双料射出工艺，以有效在机构内部隔离串光问题2.下方灰色为8013光学模组PCB板，需与中间部分黑色硬塑件紧贴，如漏光会对性能有较大影响光学镜片开孔尺寸如下另外由于在运动中，耳机有存在持续震动现场，而能否保证sensorCover与皮肤能有效接触到，对PPG信号有至关重要，而一个适合的耳塞套对保持耳机在运动中的稳定性起到重要作用。由于不同人的耳朵大小结构不同，一般会建议给用户至少配置如下3个尺寸（S、M、L），推存尺寸参考如下►场景应用图►产品实体图►方案方块图►核心技术优势1.耳道环境下的连续实时的心率与血氧测试2.集成超低功率模式，休眠模式下低至1uA3.触摸检测功能用不可见光（IR光源）4.抗环境光干扰的光学涂层5.集成的高精度的心率与血氧算法►方案规格1.测心率功耗：1370uA(一个红外灯工作，室内)2.测血氧功耗：5810uA(一个红外灯与红灯工作，室内)3.红外检测模式功耗:30μA4.休眠功耗：1uA5.心率检测范围：0-255bpm6.血氧检测范围：0-100%来源于大大通。

随着经济发展与生活水平的提高，高龄化社会來臨、慢性病人口逐渐增加及健康照顾需求逐渐增加。如何提供简易且兼具方便的医疗仪器，使病患可以藉由此系统记录自己的生理状态，并与其他病友、亲友以及护理人员交流与分享，除了记录与追踪的功能之外，也回馈到专属医生做诊断并提供建言。目前我们提供一个全面整合型模拟前端，可进行体重及身体组成成分测量(BodyCompositionMeasurement;BCM)。该AFE4300是一款简单易用的高精度低功耗前端解决方案，可帮助客户设计出整合身体组成成分测量仪、身体阻抗分析仪(bodyimpedanceanalyzer)以及阻抗测量设备。与实施现有复杂的多芯片解决方案相比，可加速产品上市时程。AFE4300整合两个分立式讯号链、目标体重测量功能及其它目标身体成分分析功能，二者之间采用16位860sps模拟数字转换器(ADC)进行多任务处理。该装置具有三个BCM信道，可在人体四肢间实现分段身体阻抗分析(segmentalbodyimpedanceanalysis;BIA)，全面了解身体组成成分。该参考设计还包含全套BLE连接设计，可轻松连接到已启用BLE的智慧手机、平板计算机等设备。►产品实体图►方案方块图►核心技术优势①采用AFE4300进行生物阻抗身体成分测量②MSP430F5528微控制器可保存校准数据并计算身体成分分析③采用TICC2541的BLE模块连接④该设计已经过测试，并提供完成设计所需的一切材料（包括原理图、布局和Gerber檔以及BOM）⑤相关纪录可储存在云端做监控与分析►方案规格①简单易用，加速产品上市时程②AFE4300将针对测量体重与双重身体组成成分测量的两个分立式讯号链前端整合至单一装置中，不需要专业技术，便可快速为体重测量装置增加身体组成成分测量功能③高精度效能：AFE4300的四极(tetra-polar)测量技术可消除电极阻抗对准确度的影响。此外，该装置的三个BCM信道可在手到手、脚到脚，甚至从手到脚的整个身体实现分段身体阻抗分析，提高整体测量精度④该装置还提供使用生物电阻抗量测系统(bio-impedancespectroscopy;BIS)、准确测量细胞外液(extracellularwater;ECW)及细胞内液(intracellularwater;ICW)⑤低功耗：AFE4300功耗低于1mA，电源电压范围在2V至3.6V之间，可延长电池使用寿命。来源于大大通。

随着社会的发展，人类生活质量的提高，快节奏，高压力的生活加之饮食结构的变化导致心血管疾病成为发展中国家的死亡的重要因素.血压是衡量人体心血管系统的重要参数之一，在疾病诊断、治疗过程和预后判断中有重要的意义.目前市场上血压测量多采用自动的示波法（袖带充气加压式）这种方法只能得到人体某一时刻的血压值，很难进行实时监测，而且血压测值受多种因素的影响，如情绪激动、紧张、运动等，连续测量血压能够非常有效的预防心脑血管疾病的发生，为临床诊断及后期治疗提供了更加充分的依据，特别是在临床监护等特殊情况下观察连续血压走势具有重要的实际意义.目前无创连续血压测量方法对实验条件的要求比较高.鉴于此，通过对心电(ECG)信号与光电容积脉搏波(PPG)信号的采集，采用逐拍分离ECG与PPG融合信号算法，将同步的ECG与PPG信号进行分离，利用基于改进的中值滤波算法消除ECG与PPG两种信号的高频干扰，利用基于小波变换去基线漂移算法消除人体由于抖动、呼吸等造成的信号基线漂移，采用微分阈值法实现对ECG与PPG信号的包络提取并提取出计算脉搏波传播时间的特征点，进而计算出脉搏波传播时间(PWTT).结合研究血压与PWTT的函数关系从而推算出血压模型。采用此原理开发一套生理信号检测方案，该方案基于BL1860+Si1143-AAGX，用于心电与容积脉搏波信号的同步检测分析分析，同步采集心电与容积脉搏波信号，并对信号进行实时分析，提取出人体动脉血压，心率，心电每等生理指标。生理指针与心电和脉搏波信号可以通过BLE,GPRS,WIFI等传输方式上传。展示板照片方案方块图核心技术优势(1)提供采集ECG，PPG原始数据(2)提供3.3V电源(3)支持主/副板信号二选一采集方式(4)PPG信号支持I2C接口方案规格(1)采用逐拍分离ECG与PPG融合信号算法(2)可以提取出人体动脉血压，心率，心电每等生理指标(3)BL1860内置导联脱落检测功能(4)BL1860支持快速基线恢复来源于大大通。

这是一个远程医疗的云解决方案，它由以下四个部分组成：数据采集模块，开发板，私有云服务器以及移动设备。患者使用BLE血糖仪通过蓝牙将患者身体各项指针数据传输给开发板，开发板中定制APK会将数据展示并通过无线网络转存到私有云服务器中，医生利用移动设备中定制的APK访问私有云服务器可以获取该患者的身体指针资料，进行远程诊断并提供一些医疗咨询。远程控制系统整体由以下三部分组成：开发板，移动设备和私有云服务器。系统整体运作过程就像相当于新闻发布者发布一条信息，订阅者去订阅该信息。移动设备（发布者）通过预置APK发布设备控制命令给私有云服务器，私有云服务器分析并转发设备控制命令给开发板（订阅者），开发板（订阅者）分析设备控制命令，控制与管理相应外接设备。云服务是指采用云计算技术的大规模服务器集群(云端)为用户提供的不必下载、不必安装、上网即用、操作方便、功能丰富、价格低廉的互联网服务。就目前来看，云服务发展非常快迅速，大型企业都在研发自己的云服务，比如阿里云，京东云，百度云，亚马逊云等等。未来越来越多的应用将会被布置在云服务器上。展示板照片方案方块图核心技术优势1.能够通过WIFI、4G和BLE与其它设备进行通信2.能够预装Android及APK，实现与私有云的互通互联方案规格1.MediaTekX20十核处理器，首款采用三丛集十核架构的智能手机处理器,最高频率可达2.3GHz。2.预留丰富的扩展埠，如60针高速界面（4L-MIPIDSI,I2Cx2,USB2L+4LMIPICSI），40针低速界面（UART、I2C低速x2，SPI，GPIO模拟x12）。在开发过程，也可以选用96board转接板套件辅助开发，而且这个转接板很容易获得，也很容易使用。3.该平台包括802.11a/b/g/nWi-Fi2.4GHz/5GHz双频选项，以及蓝牙4.1无线连接，进行快速、灵活、方便无线连结。支持GPS便捷开发。来源于大大通。

输液泵医疗站控制管理系统由输液泵装置(mesh节点)，蓝牙网关，云服务系统等组成。监控对象是各个病房输液泵工作状态，输液是否结束，有无病人呼叫信号等等。整个系统可以由医院中心控制系统进行统一调度，也可以由护士站专用终端/手机进行控制。针对医疗行业的两大技术难点，接入设备较多，使用中频繁移动，蓝牙mesh对此都有一个很好的解决。一，接入设备较多。由于采用mesh组网技术，系统具有良好的扩展性，输液设备的数量可以根据用户需求进行扩展，最多可以支持65535台设备接入，并且组网时间快，节点放入即入网。不存在路由分配和路径计算。二，使用中频繁移动。输液泵设备会在医院中频繁移动使用，当手机和输液泵位置发生变化后，蓝牙MESH网络能够即时更新手机和输液泵的路由信息。除了智能输液泵外，近期维霖通和某智慧医疗公司推出基于mesh的智能灸疗仪。该灸疗仪完美解决了一台手机对几十个灸头同时控制的技术难点。其中的关键所在，就是灸头采用了蓝牙Mesh组网技术，可以根据机身序列号进行智能组网，让新的设备随时加入网络及退出，通过序号识别保证灸头操控不串线，使无线连接更快、更稳定。应用场景：医疗系统终端自组网，通过蓝牙网关上传信息产品实体图方案方块图核心技术优势TelinkBLESoC性能参数：内置高性能32-bitMCU，128KBFlash，16KBSRAM可组成Mesh网络，模块之间互相组网，网络中最多可以有65535个设备蓝牙协议：BluetoothV4.0通讯距离:100m工作频率：2.402~2.480GHzISM频段灵敏度：-92dBm输出功率：+7dBm多种引出接口：UART/SPI/I2C支持DMIC，AMIC接口方案规格自组网时间快，节点放入即入网。不存在路由分配和路径计算本地直接接入操作，不需要gateway安全性，BLE数据进行ＡＥＳ加密传输，根据设定的netname+password双16byte计算秘钥，并且netname+password随时可根据用户自定义。传输距离远，采用广播方式，只要在广播接收范围内，即可被控，打破距离限制通过碰撞避让以及特殊算法，有效防止网络风暴产生有效实时获取节点状态（其他BLEmesh不具有的功能）多设备在线控制，并都可以获取节点在线状态和数据支持WiFi连接阿里云套件来源于大大通。

此参考设计可实现基于硬件的紧凑电路，以检测ECG测量期间出现的起搏器脉冲。它通过标志和板载LED指示有效起搏信号。借助此设计，用户可以通过板载DAC使用软件来配置起搏信号的各种参数（振幅、上升时间、脉冲持续时间、极性）。可通过板载ADC读取测量值。从电路板上的噪声ECG信号中提取起搏信号，并进行放大与调节。与TI的ADS129X系列器件配合使用时，增加了起搏检测功能。特性针对以下检测的可编程阈值：起搏脉冲的上升时间（30μs至200μs）、振幅（8mV至700mV）、持续时间（0.1μs至2000μs）和极性。提供测量参数和I2C总线上经过调节的起搏信号，以便进行进一步分析和处理可连接TI的ADS129XECG前端器件系列可识别各种类型的起搏器信号紧凑的尺寸（29mm×35mm）

多参数生物信号监控器(MPBSM)是一种概念验证评估模块(EVM)，能够测量四个主要生命体征中的三个生命体征。MPBSM概念验证可直接测量心电图(ECG)、皮肤电反应(GSR)和皮肤温度。MPBSM概念验证也可间接测量心率、呼吸频率、节奏、步数以及汗水流失率。特性高度集成的智能贴片可让患者自助监测重要的体征数据能够获取ECG、呼吸、GSR、运动和温度信号可进行支持NFC的实时双向通信超低功耗设计，采用电池供电实现连续数据记录。

此验证设计使用斜率检测概括了ECG的硬件速度检测解决方案。此电路可以通过ADC的PACEOUT引脚直接与ADS1298配合使用，将输入馈送给速度检测电路。当检测到速度信号时，电路的输出设计为锁存将从GPIO读取的逻辑信号高。特性适用于使用斜率检测的起搏器的信号输出和锁存可使用GPIO监控的逻辑引脚单电源解决方案设计为与ADS1298ECG-FE板配合使用

此摄像头设计展示了适用于130万像素汽车摄像头的极小解决方案尺寸。仅需单个同轴电缆连接即可提供数字视频、电源、摄像头控制和诊断。输出视频格式为高达100MHz的10位或高达75MHz的12位。特性经过尺寸优化的设计可以安装在20x20mm的单个PCB上经过电源优化，减小了尺寸并降低了噪声诊断和内置自检(BIST)功能用于数字视频、电源、控制和诊断的单个RosenbergerFakra同轴电缆连接器来自OmniVision的130万像素HDR图像传感器OV10640，可提供12位原始图像数据包含直接附带在三脚架上的安装标签同轴电缆供电输入的电压范围为4V至17V

该参考设计是一种简单，可穿戴，多参数的患者监护仪，它使用单芯片生物传感前端AFE4900设备进行同步心电图（ECG）和光电容积描记（PPG）测量。使用CC2640R2F设备（支持BLE4.2和5）将测量的数据传输到远程位置。该参考设计使用单个CR3032电池运行，并提供30天的电池寿命。原始数据可供用户计算心率，血液中的氧气浓度（SpO2），脉搏传播时间（PTT）和ECG。两个板载发光二极管（LED）为用户指示电池电量低检测和ECG引出检测。特性用于PPG和ECG的简单，可穿戴，多参数患者监护仪提供原始数据以计算心率，SpO2和PTT使用单芯片生物传感前端AFE4900设备进行ECG和PPG同步测量PPG（光学心率监测和SpO2）支持四个LED和三个光电二极管（PD），并通过数字环境减法来改善信噪比（SNR）心电图（LEADI）信号集成的Arm®Cortex®-M3和2.4GHz射频收发器（CC2640R2F）支持无线数据传输-BLE4.2和5.0由CR3032（3V，500mA纽扣电池）操作，使用高效的DC/DC转换器，电池寿命为30天小尺寸有助于轻松适应可穿戴应用

该电路旨在对ADS129x上集成PACE_OUT缓冲器的心电图信号输出进行调节和数字化，以检测人工起搏器的伪像。该电路包含一个用作快速采样SARADC的信号调节器和输入驱动器的运算放大器。特性与ADS129x结合使用时，可检测小至2mV以及窄至0.5ms的起搏器脉冲小尺寸灵活的前端增益和采样率经过测试并包含理论、组件选择、仿真、PCB设计和测量详细信息

该参考设计适用于采用TI信号链、电源和连接组件的全套SPO2脉动式血氧计手指夹终端设备。借助TI的AFE4490脉动式血氧计AFE，可以加速和简化脉动式血氧计的设计过程，同时仍可确保最高质量的临床测量。该参考设计还包含全套BLE连接设计，可轻松连接到已启用BLE的智能手机、平板电脑等设备特性采用AFE4490同时作为脉动式血氧计测量的LED传输和接收路径用于保留算法和校准数据的MSP430F5528MCU采用TICC2541的BLE模块连接该设计已经过测试，并提供完成设计所需的一切材料（包括原理图、布局和Gerber文件以及BOM）

此参考设计包含一款微功耗电位仪式电化学传感器电路，适用于由电池供电的便携式、长寿命便携式或固定式远程定位器件。通过使用纳瓦级功耗放大器和参考电路，电路可独立于监控处理器持续运行，以确保传感器偏置，从而避免漫长的启动趋稳时间。特性可针对多种电化学电池应用进行调整的电位仪式放大器可适应偏置和非偏置传感器可针对多种两端和三端电化学电池应用进行调整微功耗(兼容BoosterPack的PCB封装，可与MSP430LaunchPad开发平台使用配合使用

人们对可穿戴个人电子设备的广泛关注带来了巨大的市场潜力，但开发人员在满足关键的消费者期望方面遇到了重大挑战。这些需求包括消费者希望可穿戴设备提供更多操作选项和简单的充电选择。虽然许多现有IC能够满足可穿戴应用的各种要求，但在将这些要求整合到一个有效的系统级解决方案方面，设计人员面临着巨大的挑战。ONSemiconductor的可穿戴设备开发套件(WDK1.0)提供了一种独特的硬件/软件参考设计，展出现来的是一个能够满足可穿戴式产品广泛要求的系统级解决方案。对于消费者来说，可穿戴设备集物联网(IoT)丰富数据可能性与移动电子产品与生俱来的个性化信息于一体。对于开发人员来说，这些特性的组合推动了一系列有关功能、产品设计和性能特性的复杂要求。在平台层面，可穿戴设备要求使用多个传感器，以便能够通过无线连接来轻松推送数据。在产品层面，这些设备必须迎合用户的时尚需求，小巧轻便、外形美观。在操作层面，这些设备必须实现较高的性能，快速响应用户交互，充电操作简单且不频繁，同时还能够提供扩展服务。低功耗运行在平衡这些不同需求方面仍然至关重要。但对可穿戴设计而言，单个低功耗设备的功能和性能很少成为快速开发这些产品的主要障碍。如今，先进设备的运行功率都极低，同时也提供了许多集成的功能，极大缩减了元器件数量和设计规格。对于开发人员来说，一个更为紧迫的问题是将最少的补充IC整合到一个能够满足广泛需求的设计中。系统解决方案目前很少有成熟的公司（创业公司更少）拥有将这些需求快速转化为有竞争力、差异化产品的技能和经验。ONSemiconductor的可穿戴设备开发套件(WDK1.0)可用于解决这一需求，它向设计人员展示了如何将所需的低功耗IC套件组合起来，建立一个完整的、高能效可穿戴应用解决方案（图1）。与智能手表配置类似，可穿戴设备本身也提供触摸显示屏，用于显示设备的集成运动和温度传感器的输出。对于软件开发，ONSemi在一个基于Eclipse的集成式开发环境(IDE)中提供固件和示例应用代码。此外，ONSemi还提供相关的移动应用（安卓和iOS），以便显示从可穿戴设备收集的活动相关信息。这种可穿戴设备的硬件设计核心是NordicSemiconductornRF52832MCU，它满足了系统功能的多项职责。在设备层面，nRF52832用作传感器和外设的主机。在软件服务层面，nRF52832也执行包括通信协议软件堆栈、电源管理和无线充电库的中间件。最后，nRF52832运行的软件为用户提供理想的应用层功能。nRF52832完全适用设计中的多个角色。MCU集成了高性能32位ARM®Cortex®-M4F处理器内核和多协议2.4GHz无线电，以及64kBRAM、512kB闪存以及多个模拟和数字外设。因此，该设备可通过使用低功耗蓝牙(BLE)等通信协议配置成支持各种连接的应用。该设备甚至包含一个NFC-A标签，可用于安全地与其他具有蓝牙功能的产品实现带外配对。32位M4F内核为浮点和数字信号处理指令提供硬件支持。凭借高效指令与高代码密度的组合，这一32位内核让MCU能够利用较小代码规模实现较高的软件性能。例如，即使使用支持的无线电协议栈，通常也会为应用软件提供多至400kB的闪存。传感器功能对于片载外设，设备包含一个20通道可编程外设互连器件(PPI)子系统，无需CPU干预即可支持外设操作。开发人员通过PPI通道设置专用PPI寄存器，将任务连接到硬件事件。例如，工程师可以使用该机制让某个外设发生事件，以便在其他外设中触发任务。除了减少外设间交互的延迟，PPI子系统通过允许CPU处于低功耗模式时进行数据采集等外设操作，有助于减少总功耗。但对于大多数可穿戴产品来说，应用要求通常推动着对复杂传感器的需求，甚至已经超越了最先进MCU中的传感器。WDK1.0通过集成ONSemi基于MEMS的FIS1100惯性测量装置(IMU)IC及其相关的传感器融合软件，解决了这一需求。FIS1100IMU设备结合的运动传感器包括一个3轴陀螺仪和3轴加速计、16位模数转换器(ADC)，以及一个称为AttitudeEngin的运动数字信号处理器。这种专用引擎可自动以高速率对传感器进行采样，将原始传感器数据转换为所需的运动参数，以便实现更高级别的空间定位应用。为了生成应用层的定位信息，ONSemi将FIS1100IC与自己的XKF3软件库配对。XKF3库提供背景自动校准服务，并包括九轴传感器融合算法，其中算法使用FIS1100输出生成四元数格式的定位信息。正如WDK1.0设计所展示的一样，nRF52832主机和传感器之间的硬件连接可通过任意MCU的各种受支持串行接口（包括SPI、I2C或UART）轻松实现。例如，FIS1100支持SPI和I2C，因此接口设计十分简单。FIS1100通过受支持的SPI或I2C串行接口连接到主机处理器，传递XKF3库使用的四元数运动信息（图2）。软件执行也同样简单。nRF52832主机可轮询IMU，只需通过SPI或I2C总线将值0x0C写入IMU的专用CTRL9寄存器，即可采集这些数据。在FIS1100中，CTRL9寄存器为主机提供了一种机制，可用来启动执行FIS1100固件中的预定义功能。除了用于启动主机主导数据轮询的值0x0C，CTRL9协议定义的值还能设置传感器校正值、管理内部FIFO，以及执行其他配置功能。除了主机主导的数据轮询，FIS1100还提供另一种旨在帮助减少总功耗要求的机制。在这一点，开发人员可在很宽的范围对设备输出数据速率(ODR)进行编程。例如，工程师可将设备四元数运动数据的ODR设为低至8Hz。电源管理WDK1.0中包含的设备提供了多种功耗节约机制。例如，除了通过低ODR实现功耗节约，FIS1100还提供“运动时唤醒”功能，使IMU在物理活动之间保持低功耗模式。但在任何基于MCU的设计中，MCU通常是最耗能的设备，因此像nRF52832这样先进的MCU包含了许多节能特性。如上所述，nRF52832的PPI子系统使工程师可以在外设操作期间将MCU保持为低功耗模式。事实上，在没有特殊任务需求时，nRF52832可自动关闭其单个系统块和外设。同时，MCU可快速恢复操作，仅需几微秒便可从低功耗模式转换到主动执行状态。但对于电池供电型设计，电源管理要求超出了节能本身。这些设计还要求电池充电和充电管理的有效机制。此外，可穿戴设计还必须为其产品用户提供尽可能简单的充电过程。在这种情况下，WDK1.0的有线和无线充电机制解决了这一需求。在有线充电机制中，可穿戴设备通过顶针式连接器连接到其专用坞站。在无线充电机制中，可穿戴设备可支持AirFuelAlliance的工业标准无线充电协议。虽然坞站不支持无线充电，但是ONSemiconductor发现可穿戴设备可通过任何符合AirFuel的充电站进行无线充电。虽然深入描述AirFuel无线充电方式超出了本文的范畴，但其基本机制使用的是人们熟悉的技术。简而言之，AirFuel协议在其支持的技术中使用励磁电感，将电力从充电站（电力传输装置或PTU）传输到可充电设备（电力接收装置或PRU）。AirFuel协议的一个独特之处在于：它使用蓝牙通信进行充电管理监测和控制。幸运的是，可穿戴设备开发人员无需成为无线充电专家即可使用这一功能。事实上，nRF52832MCU的集成式蓝牙无线电几乎消除了实现这一方法的任何硬件障碍。在NordicSemiconductor的nRF5SDKforAirFuel中，提供了驱动程序和完整的AirFuel协议示例应用。因此，通过软件控制符合AirFuel的无线充电会话十分简单，只要调用一些函数初始化BLE堆栈、PRU（可穿戴设备），并启动PRU监控进程（表1）。底层库提供所需的软件服务和驱动程序来管理符合AirFuel的无线充电进程。电源方案复杂的MCU、不同的IC与其自身供电要求的组合，可能会给高效电源管理带来巨大挑战。再加上需要管理具有有线和无线充电选择的锂离子电池，开发人员很快就会发现可穿戴设计的电源预算比预期的甚至更加紧张。在WDK1.0中，ONSemiconductor通过一个简单的、最终向系统电源管理IC(PMIC)提供稳压电源的电源方案解决了这一问题（图3）。WDK1.0中所用的系统PMIC（如ONSemiNCP6915）为低功耗设备，集成了多个转换器和低压差稳压器以支持多个电源轨。在WDK1.0中，降压-升压稳压器通过可穿戴设备锂离子电池的稳压输出驱动系统PMIC，从而完成电源方案的电源输出部分。电源输入侧则解决从有线或无线源向锂离子可充电电池提供可靠电源的需求。对于锂离子电池管理，WDK1.0使用ONSemiNCP1855电池充电器IC和配套的ONSemiLC709203电池电量计进行充电管理。最后，为了给电池充电器供电，该电源方案使用基本电源开关来选择有线或无线充电源。结论对于消费者来说，可穿戴式产品提供了用户及其所处直接环境的即时相关信息。但对于开发人员来说，可穿戴应用提出了一系列特殊挑战。ONSemiconductor可穿戴设计套件提供了一套完整的解决方案，帮助克服产品开发过程中遇到的许多障碍。基于该套件，开发人员可快速创建精密复杂的可穿戴产品，借助无线充电等先进功能来展现独特的产品性能。文章来源网络

虽然工作场所可能不是健康监测相关的首要环境，但鉴于在企业级提供健康服务的成本优势，目前有些机构已开始推出工作相关的健康管理计划，作为降低保健福利成本的一种手段。在北美地区，保险公司走在了前列，他们推出了一些计划，员工注册后可以跟踪自己每周或每月的身体活动水平（如每周行走的步数）。如果实现目标，则会获得降低保费等形式的回报，或者其他经济激励方式。主持计划的公司可以降低其福利计划成本，而且越来越多的证据表明，健康的工作队伍具有很高的生产效率。最常见的工作场所健康监测器是计步器。这些小型器械可以放在衣服口袋中，或者绑在鞋上或臀部，而嵌入式技术则可提高其智能化程序，使其可以区分穿戴者是在散步、跑步，还是在做无规则的运动以欺骗监测器械。ADXL362低功耗MEMS加速度计具备全面的功能，可以完美支持计步器应用。工作场所健康管理的另一个领域是压力检测。据美国国家职业安全及健康协会（OSHA）的一份报告，有四分之三的员工相信工作压力大于上一辈。压力可以通过电流皮肤阻抗和心率来测量。可以将测量技术嵌入日常工作相关的设备，比如计算机鼠标或键盘，以便测量这些必要的生命体征。ADuCM360低功耗、精密模拟微控制器为准确测量电流皮肤阻抗提供了一种理想的系统级解决方案。ADuCM360是完全集成的24位数据采集系统，在单芯片上集成双核高性能多通道Σ-∆型模数转换器（ADC）、32位ARMCortex-M3处理器和Flash/EE存储器。文章来源网络

在ICU、CCU、儿科、心胸、脑外科、普外科等重症患者，病情复杂多变甚至有严重的并发症，需要对患者进行生理监护和输液治疗。临床上有些情况需要准确的药量，所以普通的给药方法肯定是不行的，药量或多或少都有可能对患者造成影响，药物进入患者体内的速度或快或慢也有可能对患者造成影响。目前普遍使用输液泵或注射泵来提高输液质量，由于大多数病人需要多通路综合输液治疗，医护人员任务繁重，通常对药物输注的监视和调整间隔有15-30分钟之久，这对于状态不稳定的病人可能无法将其生理状态水平控制在目标范围之内，影响治疗效果。通过对注射泵加装无线，组成网络，使其接入医院中整个医疗监护系统。通过网络实时传输数据，进行中央监护，加强了对患者生理状态的监护，使得医护人员有更多的精力和时间，投入到更需要充分利用他们的知识、经验、主动性和良好判断力的情形中去。同时，也避免了传统人工控制经验误差，提高药物治疗的准确性及稳定性。当前主流的注射泵无线组网方案有Zigbee和LoRa两种，这两种方案各有优缺点。其中LoRa有标准的LoRaWAN组网协议，使得整个无线网络的兼容性和扩展性非常强。标准的LoRaWAN网关一般都具备将LoRaWAN数据转换成TCP/IP协议的数据，能更好更快的接入医院的医疗监护系统。这大大降低了开发难度。但是，LoRa工作在433~510MHz的Sub-G频段，这导致LoRa的绕射性能比较好，但是穿透能力较弱，在一些医院的重症病房中，其密封性非常强，这对电磁波有很好的屏蔽作用，信号无法绕射，造成LoRa信号减弱。如果通过增加网关的方案来解决信号问题，则有可能造成整个LoRa网络的部署成本上升。当然，在一些私有的LoRa组网协议中也支持路由，这时如果采用有路由的私有LoRa组网协议则能很好的解决信号问题。Zigbee的组网方案也有自己的优势，其中Zigbee组网协议支持Mesh网络，该网络支持的节点容量大，可自恢复。Zigbee工作在2.4GHz频段，其电磁波穿透能力较强，同时其组网协议支持路由，可在关键位置部署路由节点，则能很好的保证Zigbee网络信号良好，解决无线网络的信号问题。虽然Zigbee组网方便快捷，成本也有优势，但是大多数的Zigbee协议都是私有的，对其他厂商的Zigbee设备兼容性较差，而且，在医院这种公共场所WiFi会大面积无死角的覆盖，因为WiFi和Zigbee的信道有重叠，因此也有可能互相产生信号干扰。综上所述，无线注射泵中LoRa和Zigbee两种组网方式都有各自的优缺点，设备生产厂商可以通过成本、性能、施工便捷程度等多个角度去选择合适的组网方案。ZLG致远电子LM400TULoRa模组支持自组网透明传输协议，支持用户一键自组网，并且提供LinkWAN协议、CLAA协议以及LoRaWAN协议，用户无需在协议上花费大量时间，即可直接开发应用。而且有配套的GL1301W-LLoRaWAN网关，可提供给用户一整套组网解决方案。LM400TULoRa模组ZLG致远电子ZM32Zigbee模组，高达19dBm的发射功率和-99dBm的接收灵敏度保证了模块的穿墙能力和超过3.3公里的视距通信距离，且支持Mesh组网，模块在百秒以内即可完成100台设备的自组网，且支持短地址、长地址、数据帧地址三种通信方式动态切换，使用更加灵活。ZM32Zigbee模组文章来源于网络

据Forbes报道，到2050年，全球60岁以上的人口预计将达到20亿。就此而言，这将代表全球五分之一以上的人口。随着老年人口的增加，需要更先进的家用监控，同时仍然允许人们保持个人自主权。根据美国疾病控制与预防中心的数据，每年有近四分之一的老年人跌倒，而跌倒是老年人因创伤入院的主要原因，如图1所示。跌倒检测系统可使用传感器驱动的解决方案，通过准确的点云数据提供非接触、非隐私的侵入式感应。图1：德州仪器毫米波传感器可用于老年人、残疾人和紧急监视系统中的姿态检测德州仪器毫米波传感器如何帮助解决当今的跌倒检测系统的挑战德州仪器IWR6843毫米波传感器可实现高精度的跌倒检测，而无需与被监视人员接触。除了通过材料进行感应外，传感器还可在所有照明条件下进行检测，并通过利用3D点云信息为场景中的范围、角度和速度系统提供数据参数。•进一步了解使用毫米波传感器“检测人的跌倒和姿态”观看演示在此，我们有德州仪器的“检测人的跌倒和姿态”演示，展示了德州仪器的60GHzIWR6843单芯片传感器及其在传感器安装在墙壁时能够检测人员身高和姿态的能力。之所以使用IWR6843是因为60GHz频带已在全球范围内开放用于工业RF感应应用该演示使用方位角和仰角均为120度的IWR6843ISK-ODSEVM。在该演示中，EVM被安装在为6.5英尺的高度，而且宽视场视野有助于增加对地面的可见性并最大程度减少死角。该演示还可被修改为使用德州仪器的IWR6843AOPEVM封装天线EVM。图2所示为3D点云信息。该信息使系统能够通过点云的形状和颜色分析个体身高和姿势，而无需透露可识别的信息。请注意：图中点云轮廓线的不同之处表明了该人员的姿势。(a)(b)(c)图2为各种点云屏幕截图和下方照片比较：（a）蓝点：代表躺下的人的水平轮廓（b）；蓝点和绿点：代表坐着的人员球形轮廓（c）；蓝点、绿点和黄点：代表人员站立姿势的长形垂直轮廓将图2c与图2a进行比较，可看到点云的形成发生了变化。站立的人员通常显示为细长的簇，而躺下的人员则显示为短而宽的簇。算法可使用该点云的形状、大小和颜色信息来检测一个人的姿势并识别其跌倒情况。每当高度突然负变化（此演示的z尺寸）和姿势的突然变化时，传感器都可观察到跌倒情况。当z参数从远大于x（长度）和y（宽度）变为远小于y的姿势时，可检测到姿势变化，这表明从站立状态到躺下状态的快速转换。远程非接触式姿态检测当前许多老年人警报系统都要求用户按下按钮以触发响应，但是如果他们因跌倒无意识时，则不可能按下按钮。有了德州仪器毫米波传感器，系统就可检测到潜在的跌倒情况并触发响应，这样就不需要个人经常携带安全警报按钮。启用非侵入式跌倒检测当德州仪器毫米波传感器用作系统中的唯一技术时，它为系统在家庭或楼宇中的物理姿态提供了更大灵活性。由于毫米波技术捕获的是点云数据而非图像，因此基于毫米波技术的跌倒检测系统可用于更敏感的区域，例如家里的浴室或卧室。该传感器还可通过塑料和纸面石膏板进行检测，从而使其能够谨慎地布置并实现更简化的家居设计。丰富的、可实现精确测量的点云数据对于老年人监控系统，必须要有高分辨率才能区分处于正常状态的人员的姿势和身高。德州仪器的毫米波传感器输出3D点云和速度信息，可帮助确定人员是否跌倒。结论德州仪器毫米波传感器是用于家庭监控系统的智能解决方案，可用于老年人监控和紧急情况。当用于跌倒检测系统时，德州仪器的IWR6843可进行高精度监控，同时在所有环境条件下都可保持个人隐私和鲁棒性，而无需穿戴设备。文章来源于网络