CC1100

CC1100（精选3篇）

CC1100 篇1

利用单片和CC1100构成的无线数据传输系统能够,可以实现低功耗近距离的无线数据传输,具有成本低,通用性强,可拓展性强,操作灵活简单的特点。可以应用在各种无线遥控遥测系统中,特别是环境监测,灾后急需要重建临时通信系统的情况下,更可以派上重大用途[1,2,3,4,5,6],因此,本文介绍的这种工作在UHF下的无线传输系统,其发展前景好,是值得研究和开发的一个重要方向。

1 无线数据传输系统结构

无线数据传输系统采用CC1100作为无线收发芯片进行数据传输,CC1100是一种单片UHF射频芯片,具有低功耗、灵敏度高、链接性能好、工作稳定、外围元件简单的特点,得到了广泛地应用[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]。图1就是基于CC1100的无线传输系统结构图。

1.1 CC1100特点

1)低功耗射频收发器全面支持介于(470—510) MHz之间的工作频带。

2)可为测量应用的所有引脚提供高度可靠的2KV ESD保护。

3)其引脚,寄存器和代码均与CC1100及CC1101兼容,升级简便易行。

4)低功耗:RX电流为16 mA,休眠状态下电流为0.3 μA。

1.2 CC1100内部寄存器配置

单片机通过SPI(Serial Peripheral Interface)总线读写CC1100内部寄存器地址位0X00～0X3F,实现功能设定及测试。其中,0X00～0X2E是配置寄存器地址;0X30～0X3F是状态寄存器和命令滤波器地址。其中状态寄存器为只读,命令滤波器为只写。当访问地址为0X30～0X3F时,位决定是对寄存器访问还是写命令滤波。利用突发访问实现对续地址单元的访问,但必须注意不能对状态寄存器进行突发访问。CC1100配置寄存器的读写操作时序如图2所示。

1.3 CC1100与MCU接口读写工作方式

在一个典型系统里,CC1100的接口显示为一个微控制器,这个为控制器必须能:

1)控制CC1100的不同模式。

2)写入缓冲数据。

3)通过4线SPI兼容接口读回状态信息。

CC1100通过4线SPI兼容接口(SI,SO,SCLK和CSn)配置,这个接口同时用作写和读缓存数据[1]。SPI接口是一种同步串行通信接口;CSn是芯片选择管脚,当该管脚为低电平时,SPI接口可以通信,反之不能; SI用于数据输入,SO用于数据输出。SCLK为同步时钟,在时钟的上升沿或下降沿数字数据被写入或读出。

在读或是写寄存器时,首先要在SI管脚写入寄存器地址(Address)字节。地址字节有8位,最高位为读写位,后七位为地址位。当执行写寄存器时,读写位为0,当执行读寄存器操作时,读写位为1。无论是读操作还是写操作,在地址字节被写入时,CC1100 SO脚上输出一个芯片状态字节,状态字节包含关键状态信号,对MCU是有用的[1]。

CC1100的TX FIFO (发射先进先出堆栈)和RX FIFO(接收先进先出堆栈)也可以用同样的读写方式进行访问。

接收数据时,将CC1100配置成接收状态,一旦收到符合要求的数据,CC1100就会把收到的数据存入接收FIFO,同时引脚GDO0或GDO2会有一个脉冲出现,这个脉冲用来通知MCU有一个数据包已被CC1100收到,MCU可以通过SPI口将CC1100收到的数据取出来。当发射数据时,只需将发射的数据按照一定的格式通过SPI写入到发射FIFO,然后把CC1100配置成发射状态,数据就会按照要求发射出去[3]。

2 系统硬件设计

2.1 CC1100模块

系统采用CC1100作为无线收发芯片。CC1100采用QLP 4 mm×4 mm封装,该器件共有20个引脚,具有频率波段较宽,高灵敏度(1.2 kb/s下-100 dBm,1%数据包误差率)等良好特性[3]。图3是Chipcon公司推荐的CC1100应用电路。

在实际应用中,若采用手工焊制CC1100的通信模块,会存在很多无法避免和无法察觉的缺陷,给通信系统的设计和功能上带来了更大的难度和负面影响,因此,在此次简易系统的设计中,采用的是RD1100SE无线通信模块 ,使用该模块可以使CC1100的优越性能得到最好的利用和发挥。

RF1100模块使用Chipcon公司的CC1100芯片开发而成。图4为RF1100SE的接口电路示意图。

RF1100SE在使用过程中要注意:

(1)VCC脚接电压范围为 1.9 V—3.6 V之间,不能在这个区间之外,超过3.6 V将会烧毁模块。推荐电压3.3 V左右。

(2)除电源VCC和接地端,其余脚都可以直接和普通的5 V单片机IO口直接相连,无需电平转换。

(3)硬件上面没有SPI的单片机也可以控制本模块,用普通单片机IO口模拟SPI,不需要单片机真正的串口介入。

2.2 系统硬件电路设计

该无线数据通信系统硬件电路设计如图5所示,采用微控制器STC89C52加上无线发射模块RF1100SE,STC89C52还外接按键输入并提供显示模块接口。

3 系统软件设计

3.1 CC1100的数据包格式

CC1100的数据包支持恒定长度和可变长度数据包协议,其数据长度可达255字节,对于更长的数据包,必须使用无限长度的数据包协议[4]。数据包包括前导码、同步字、数据长度、地址、数据以及CRC—16。

前导码是一个交互的0,1序列(010101…)前导的最小长度是可编程控制的。当发射数据时,调制器开始传说前导;当控制数目的前导字节被传说完毕,调制器开始发送同步词汇;然后传送来自TX_FIFO的可利用的数据。若TX_FIFO为空,调制器将继续传送前导字节,直到第一个字节被写入TX_FIFO,太藕汁器将随后传送同步词汇和数据字节[5]。

3.2 IP数据包

TCP/IP协议定义了一个在因特网上传输的包,称为IP数据报(IP Datagram)。这是一个与硬件无关的虚拟包,由首部和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度,共20字节,是所有IP数据报必须有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段,其长度是可变的。首部中的源地址和目的地址都是IP协议地址。

在本次设计中,考虑到设计要求,将发送数据分为源地址、目的地址和数据三个部分。

3.3 CC1100的初始化

CC1100的初始化首先要复位CC1100,初始化后CC1100为IDLE状态。下面是初始化的主要程序。

void Init_CC1100(void)

{

POWER_UP_RESET_CC1100();

halRfWriteRfSettings();

halSpiWriteBurstReg(CCxxx0_PATABLE,PaTable,8)

//PATABLE为设定输出功率的寄存器,输入:地址,写入缓冲区,写入个数

//PaTabel为要连续输入的命令,为指针类型

}

另外,CC1100的3个数字输出引脚SO(GDO1)、GDO0、GDO2也可以通过IOCFGX寄存器配置成所需的功能接口。设计中,GDO0 IOCFG0 = 0x06,引脚会在收发到同步词汇的时候置成高电平。此外,当收发FIFO溢出也将变成低电平。GDO2 IOCFG2 = 0x0B,引脚输出连续时钟,可以用来检测CC1100是否工作。

3.4 通信协议流程

由于在实际应用场景下会面临很多特殊情况,如部署的地形,地貌,气候情况都会出现较大改变,因此为提高无线通信系统的工作稳定性以及数据有效传输,因此在这个无线通信系统里引入了慢启动-拥塞避免设计和简单路由转发设计。

慢启动-拥塞避免设计如图6所示,慢启动-拥塞避免设计中,窗口里面的值为时间因子,第一次在10 s后发送,如果没有接收到应答信号,下一轮在20 s后发送,以此规律增长。当累计达3次没有接收到应答信号(即达到“拥塞”),而且当“拥塞”出现的时候,可以改变频道和发射功率等因素完成通信。

采用慢启动-拥塞避免算法,可以在降低功耗的同时保持相应的通信成功率。使之可以在必须通信的时候可以频繁通信,在不需要通信的时候可以使信道空闲,可大大提高通信成功率。

简单路由转发设计如图7所示,路由转发设计分为发送,接收以及转发三个流程。CC1100节点接收到无线信号后对其目的地址进行判断,如果目的地址是本节点则接收,如果目的地址不是本节点则向外进行发送。

4 实验分析

本系统主要做两个测试,一个是功耗测试,另一个是基于数据包和时间的通信成功率的测试。

4.1 功耗测试

在节点供电端串联上100 Ω的电阻后,通过示波器测量,可得到如图8所示的节点工作时的电流变化情况,可以看到静态电流为40 mV/100=0.4 mA,唤醒电流为1.8 V/100=18 mA。WOR的唤醒时间为47.2 ms,如图8所示。

把发送端通电,用示波器采集在300 s时间内的节点工作波形(如图9所示)通过这个波形我们可以清晰的看到采用慢开始和拥塞避免算法的接收波形(通信有阻碍)。

最后可以估算平均电流(在理想情况下:300 s内通信成功):

I1 (mA×s)=18 mA×47.2 ms×8=6.796 8;

I2 (mA×s)=32 mA×20 ms×8=5.12;

I3 (mA×s)=0.4 mA×(300 s-(47.2 ms×8+

20 ms×8))=119.784 9。

则平均功耗电流为:

I=(I1+I2+I3)/300=(6.796 8+5.12+119.784 9)/300=0.439 mA。

可以看到节点日常电流消耗仅为唤醒电流18 mA的1/41,为发送电流32 mA的1/72.89,实现了无线传输节点的低功耗工作。

4.2 通信成功率测试

(1)测试时间:

20124-1～2012-4-30,

(2)测试地点:

华南农业大学柑橘园,

(3)测试条件:

在200 m距离内等间隔放置6个无线节点,中间有21棵高度为2 m的橘树遮挡,且有一个高度约为10 m的小坡阻挡传输。

(4)测试内容:

在1个月的时间内,测量不同距离节点之间的数据包传输成功率。

从表1可以看到,当终端采集节点与协调器节点距离在 40 m 以内,数据包发送成功率为 100%,随着距离的增加,终端采集节点数据包发送成功率逐渐下降,但是由于采用了简单路由转发机制,发送成功率始终稳定在96%以上,由于测试期间正处于广州梅雨季节,存在多次突发大风降雨的天气情况,因此96%的成功率指标是较为理想的,可以满足较复杂环境下以及突发情况下无线数据的传输要求。

5 遇到的问题及解决方法

RF电路对电源噪声干扰十分敏感,尤其是高次谐波和电压毛刺,当干扰严重时刻导致RF器件无法正常工作。因此,有条件的情况下,可选用PCB制作电路版。而RF电路的PCB版在布板时需要十分小心,电源部分一定要加耦合电路,而且最好不要采用自动布线,以保证器件可靠接地。

6 总结

本论文设计了基于无线收发芯片CC1100的无线传输系统。设计了该系统的硬件电路并编写了CC1100芯片的通信软件,实现了无线数据通信传输,并增加了慢启动功能和路由转发功能,使该简易无线数据传输系统的应用面增广,更加适合不同突发状况下的无线数据传输。

摘要：无线射频(RF)是21世纪最有发展前途的信息技术之一,而CC1100正是其中一种单片UHF射频芯片。其低功耗、灵敏度高、链接性能好、工作稳定、外围元件简单的特点,得到了广泛地应用。介绍了一种以STC89C52单片机为控制核心,基于无线收发芯片CC1101的通信系统。通过对其的DATASHEET,工作原理以及工作方式进行了分析,设计了该系统的硬件电路并编写了CC1101芯片的通信软件。实现了点对点的无线数据通信,并增加了慢启动-拥塞避免功能和路由转发功能。使该无线数据传输系统的应用面增广,更加适合在不同突发状况下的无线数据传输。

关键词：射频,CC1100,无线通信,路由转发,慢启动-拥塞避免

参考文献

[1]王代华,李丽军,祖静.基于CC1100的无线数据传输系统设计.国外电子测量技术,2007;26(12):42—45

[2]邓专,陈维,王春麟,等.射频收发芯片CC1100及其应用.机械工程与自动化,2007;(6):168—172

[3]冯玮.基于CC1100的无线传感器模块设计.软件开发与设计,2010;(11):35—36

[4]陈香.CC1100的无线数据通信与时分多址通信协议.单片机与嵌入系统应用,2009;(7):69—70

[5]马孝义,牛永超.基于CC1100的温室湿度监测系统.农机化研究,2009;(8):90—92

[6]王晓利.低功率RF收发器在无线耳机通信方面的应用.现代电子技术,2004;(2):53—24

[7]石江宏,孙维明,陈岳林.可编程RF收发器CC1100的原理及开发.国外电子元器件2,007;(9):40—42

[8]黄智伟.无线发射与接收电路设计.北京:北京航空航天大学出版社,2004

[9]张玲,梅军进.基于Atmega48和CC1100模块的无线通信功能的实现.黄石理工学院学报,2008;(5):5—7

[10]王卫星.单片机原理与应用开发技术.北京:中国水利水电出版社,2009;149—154

CC1100 篇2

关键词：温室,温湿度,SHT10,CC1100,监测

0 引言

温室环境中, 温湿度的变化对作物的影响最显著, 因此对温室温湿度进行定时监测, 以保证作物在最佳环境下生长, 成为实现生产自动化和高效化的关键环节。传统的温室温湿度监测系统多采用导线连接, 在传感器至信号处理器之间需要大量电缆, 在温室中大量布线是十分困难的, 加之大多数监测都采用人工管理, 从而不可避免地存在测控精度低、劳动强度大及测控不及时等弊端, 容易造成不可弥补的损失。其结果不但大大增加了成本, 浪费了人力资源, 而且很难达到预期的效果。

为此, 笔者研究了一种基于CC1100的温室温湿度监测系统。该系统以STC89C58单片机为主控制器, 采用数字式温湿度传感器SHT10对温湿度进行定时采集, 利用无线传输芯片CC1100实现数据短距离无线收发, 从而实现数据采集、传输和处理的统一。由于采用无线方式传输, 解决了温室环境中大量布线的问题, 实现对温湿度连续、长期和在线式测量。

1 硬件设计

温室温湿度监测系统的硬件框图如图1所示, 包括微处理器及其外围电路 (STC89C58单片机、实时时钟DS1302、存储器AT24C02及串口通信RS232) 、温湿度传感器SHT10和无线收发模块CC1100。

1.1 微处理器及其外围电路

本文采用STC89C58单片机为主控制器。该款单片机是宏晶科技公司推出的新一代超强抗干扰、高速和低功耗的单片机, 指令代码完全兼容传统的8051单片机;工作频率范围为0～40MHz, 具有1280B的SRAM和8k的EEPROM、双数据指针、硬件看门狗和多个外部中断口, 能高速处理数据, 实现对键盘和显示器等的控制;同时, 具有ISP (在系统可编程) 功能, 无需专用编程器/仿真器。

STC89C58单片机的突出特点就是低成本和超低功耗。正常工作模式下, 功耗为4～7mA, 而在掉电模式下功耗小于0.1μA, 掉电模式可由外部中断唤醒。对于无线传输系统, 需依靠电池供电, 采用STC89C58单片机是很好的选择[1]。

时钟芯片选用美国DALLAS公司推出的低功耗实时的涓流充电时钟芯片DS1302。该芯片采用串行数据传输, 具有接口简单、价格低廉和可以通过后备电池供电等特点。工作电压范围宽为2.0～5.5V, 在2.0V工作电压下仅需300nA电流。DS1302只需3条线 (RST, I/O, SCLK) , 便可以和微处理器以同步串行方式通信[2]。

AT24C02是美国Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM, 内含256×8位存储空间, 工作电压宽 (2.5～5.5V) , 擦写次数多 (大于10 000次) , 写入速度快 (小于10ms) , 抗干扰能力强, 数据不易丢失。AT24C02是采用了I2C总线式进行数据读写的串行器件, 占用很少的资源和I/O线, 且支持在线编程, 进行数据实时的存取十分方便。

另外, 系统预留了串行通信接口, 方便接入其他数据传输方式。STC89C58单片机及其外围电路经常用到, 这里不做过多说明, 着重介绍温湿度数据的采集和收发。

1.2 温湿度传感器SHT10

温室温湿度的测量采用瑞士Sensirion公司推出的新一代基于CMOSensTM技术的数字式温湿度传感器SHT10, 可实现数字式输出、免调试、免标定、免外围电路及全互换功能, 有效节省单片机的I/O口资源, 使系统设计成本下降, 测量精度提高。SHT10还具有更优越的信号质量、更快的反应时间和更灵敏的抗外部干扰能力。该传感器测量相对湿度的范围是0～100%RH, 分辨率达0.03%RH, 最高精度为±1.8%RH;测量温度的范围是-40～+123.8℃, 分辨率为0.01℃;测量露点的精度为±1℃, 非常适合用于温室温湿度的测量[3]。

SHT10芯片内包括经校准的相对湿度 (12位) 和温度 (14位) 传感器。它们与一个14位的A/D转换器相连, 标定系数被编成相应的程序存入校准存储器中, 在测量过程中可对相对湿度进行自动校准。湿度传感器和温度传感器结合在一起, 能使测量精度提高, 并且可以精确测出露点, 而不会产生误差。SHT10通过二线串行接口电路与微控制器连接, 其中串行时钟输入 (SCK) 用于微控制器与SHT10之间的通信同步, 串行数据 (DATA) 用于内部数据输出和外部数据输入[4], 具体连接电路如图2所示。

1.3 CC1100无线收发

无线收发采用CC1100芯片, 它是一款低成本单片UHF收发器, 功耗低, 体积小, 使用简单, 操作灵活。CC1100工作在315, 433, 868, 915MHz的ISM和SRD频段, 最高工作速率达500kbps, 支持2-FSK, GFSK和MSK调制方式, 可编程控制的输出功率最高可达+10dBm, 同时内置硬件CRC检错, 单独的64字节RX和TX数据FIFO, 软件编程非常方便。

CC1100的内部结构框图如图3所示。另外, 可通过程序把CC1100配置成接收方式或发射方式。当把其配置成接收方式时, 射频输入信号先通过低噪声放大器 (LNA) 进行放大, 然后通过混频器把输入信号转换成中频信号。在送给解调器之前, 中频信号被ADC转换为数字信号;解调之后, 进行前向纠错和数据包处理, 再把收到的数据存入接收FIFO中。CC1100在发射方式下, 数据经过调制之后被送到频率合成器, 再经过90°的相移装置发送给信号放大器 (PA) [5]。

CC1100典型应用电路所需的外围元件较少。STC89C58单片机通过4线SPI兼容接口 (SI, SO, SCLK和CSn) 对CC1100进行配置、控制和数据收发。CC1100外围电路及与STC9C58单片机的连接电路如图4所示。

2 软件设计

STC89C58单片机具有在系统可编程 (ISP) 特性, 单片机内部固化有ISP系统引导程序, 配合PC端控制程序, 通过串口即可将用户的程序代码下载到单片机内部, 省去通用编程器, 而且下载速度比通用编程器快, 无需使用仿真器。

本次设计采用C语言, 同时配合Keil uVISION3开发环境来开发单片机程序。所有程序采用模块化设计, 包括SHT10温室温湿度数据采集子程序、单片机系统的实时时钟、数据存储和串口通讯子程序以及CC1100无线收发子程序3大模块。系统上电复位后, 经过初始化进入STC89C58单片机的低功耗模式。子程序都是通过时钟以中断的方式唤醒单片机, 定时采集温室温湿度数据、存储数据和处理数据, 然后调用CC1100无线发送子程序, 将处理好的数据发送出去。采用定时中断的方式进行数据的采集和发送, 不仅能够降低系统功耗, 而且能够满足温室环境数据采集的实时性。

CC1100无线收发模块是温室温湿度监测系统实现的关键, 这里重点介绍CC1100包处理机制。CC1100的突出特点是内置发射、接收缓冲区以及在收发数据时对包处理的全面支持。数据包的格式如图5所示。

前导码是一个交互的0, 1序列 (01010101...) 。 前导的最小长度是可编程控制的。当发射数据时, 调制器开始传送前导;当控制数目的前导字节被传送完毕, 调制器开始发送同步词汇, 然后传送来自TX_FIFO的可利用的数据。若TX_FIFO为空, 调制器将继续传送前导字节, 直到第一个字节被写入TX_FIFO。调制器将随后传送同步词汇和数据字节。

CC1100支持恒定长度数据, 包协议和可变长度数据包协议, 具体模式由PKTCTRL0.LENGTH_CONFIG来设置。可变或固定数据包长度模式能支持的长度可达255字节;对更长的数据包, 必须使用无限数据包长度模式。本系统采用可变长度数据包协议。

在接收端把包中的数据放入RX_FIFO之前, 会自动进行前导码、同步字、长度、地址 (可选) 和CRC校验 (可选) 过滤, 对不满足要求的包, 会自动丢弃, 从而大大减轻了处理器的负荷。在包处理的过程中, 还使用了数据白化功能, 即在传输数据之前将其白化, 在接收器里进行反白化, 极大地提高了数据传输的准确率[6]。

3 结语

系统采用温湿度传感器SHT10进行温湿度的测量, 测量精度高, 外围电路少, 保证了测量的实时性。CC1100是Chipcon公司新推出的一款低成本单片UHF收发器, 具有优秀的包处理机制和发射/接收缓冲区, 非常适合用在温室的监测系统中。实验证明, 基于CC1100的温室温湿度监测系统成本低、功耗低、体积小, 在温室内的有效接受距离在50m左右, 灵敏度高、误包率低、传输可靠, 完全满足温室温湿度的监测要求, 具有很好的应用前景。

参考文献

[1]宏晶科技.STC89C51RC/RD+系列单片机器件手册[EB/OL].[2006-05-01].http://www.mcu-memo-ry.com.

[2]陈冬, 彭德迟, 胡荣强.DS1302实时钟在嵌入式系统中的应用[J].黄石理工学院学报, 2006, 22 (3) :83-86.

[3]李志强, 黄顺, 郭华新.基于SHT10的数字温湿度计设计[J].广西轻工业 (机械与电气) , 2007 (10) :35-36.

[4]樊建明, 陈渊睿.基于数字温度湿度传感器的温室多点测量系统设计[J].传感器与微系统, 2007, 27 (6) :89-92.

[5]邓专, 陈维, 王春麟.射频收发芯片CC1100及其应用[J].机械工程与自动化, 2007 (6) :168-168.

CC1100 篇3

1 无创血氧饱和度测量原理

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。而功能性氧饱和度(SaO2)为HbO2浓度与HbO2+Hb浓度之比。因此,监护中常用SaO2来估计SpO2的水平。SaO2的理论计算公式如下。

undefined

其测量方法一般以朗博一比尔定理为基础,利用血液中不同成分的吸光率的不同,采用红光和红外光分别照射组织,并通过测量透射光的强度来计算血氧饱和度的值。其公式如下。

undefined

式中:ΔI′max为红外光的交流分量的最大值;I′max为红外光的直流分量的最大值;ΔImax为红光交流分量的最大值;Imax为红光直流分量的最大值。本系统采用的是660 nm的红光和940 nm的红外光。

2 系统总体设计

图1所示是本系统的总体结构框图。本无线血氧指夹以MSP430F148微控制器为主控芯片,用单片机的I/O接口来驱动发光二极管。系统采用迈瑞公司生产的手指端血氧指夹,指夹的输出量为电流信号,可用于反映透射光光强。该电流信号经过电流一电压转换、放大、滤波等信号调理后,可转换为脉搏波信号,最后由MSP430F148内置的12位ADC采样进入单片机进行处理,并通过计算得到血氧饱和度值,将该值打包后由单片机发送到CC1100模块,然后通过天线发送出去。

3 无创血氧指夹的硬件电路

3.1 信号采集和调理电路

本系统的信号采集使用迈瑞公司生产的ND78108494手指端血氧指夹,该指夹内部有红光和红外光发光二极管各一个,采用反向对接的方式进行连接;另外有光敏二极管一个,可用以将光强转化为电流强度。

信号调理电路包括电流一电压转换电路、放大电路、滤波电路和电压范围调整电路共4部分,输出是较为光滑的脉搏波信号。其中电流一电压转换和放大电路如图2所示,图3所示是其滤波和电压调整电路。

3.2 射频电路

采用Chipcon公司的高性能CC1100无线通信芯片,最大传输数滤达到300 kbps,开阔地传输距离达到300～500 m,具有无线唤醒等功能,灵敏度达到-110 bBm,可靠性高,可广泛用于各种场合的短距离无线通信领域。CC1100可提供给微控制器一个SPI接口,其速率由微控制器自己设定的接口速度决定。通过SPI接口进行编程配置,可以实现很低的电流消耗。在发射功率为-10 dBm时,发射电流为11 mA,接收电流为12.5 mA,且进入PowerDOWN模式后,还将更加节电。

3.3 控制电路

控制芯片选用Ti公司的超低功耗单片机MSP430系列中的MSP430F148,该型号的单片机具有功耗超低,可支持C语言开发等优点。同时具有非常强的处理能力,其速率最高可以达到2MIPS,且内部自带12位的ADC。是一款功能丰富,运算能力强大的单片机。图4所示是由MSP430F148构成的射频控制电路。

图5给出了本系统的软件流程图。笔者用该方案的无线血氧指夹对成人进行了测试。受试者为一健康成年男性。实验从手指端采集脉搏波,事实上,经过信号调理电路处理后的脉搏波干扰较小,细节丢失较少,完全可以用于血氧饱和度的测量。

将所采集的脉搏波经AD采样后送入单片机再通过一系列计算,最后系统返回的血氧饱和度的值为99%,该结果与采用迈瑞公司生产的PM-8000便携式监护仪测量的结果完全一致,说明本系统基本达到了预期要求。

5 结束语

本文给出了一种基于MSP430F148和CC1100的无线血氧指夹的硬件电路和设计方法。该指夹能够实现无线监护功能,一方面,它能够克服连接线缆带来的诸多问题,另一方面,它也使得家庭监护和随身监护更有可能实现。由于本系统具有低功耗等优点,可在电池供电条件下实现超长时间的监护,因此,更容易发现偶发的病症。

摘要：血氧饱和度探头是对人体基本生理参数进行实时监测的仪器。本设计使得该探头具有实时监测及显示血氧饱和度功能。本文围绕无线血氧指夹的实现和应用两个方面,介绍本设计的软硬件实现方法及设计的应用。

关键词：无线发射,生理参数,实时监测

参考文献

[1]余学飞,吴建刚,邱力军,等.现代医学电子仪器原理与设计[M],第二版,华南理工大学出版社,2007,6,192-199.

[2]朱伟,杨成,雷霆军,等,基于单片机的便携式多功能实时生理参数监测仪[J].今日电子,2006,5:60-63.

[3]Jeffrey Kaye,Tamara Hayes,Home Health Monitoring:ASystem to Assess Motor and Cognitive Funtion[J].TechnologyInnovations and Aging,2006,7,61-63.