基于NTC和ZigBee技术的病房病人体温监测系统设计

郑英　李香菊　王迷迷　张立珍

摘 要： 提出一种基于NTC热敏电阻和ZigBee技术的病人体温无线监测系统的设计方案。采用NTC热敏电阻测温模块测量病人体温，利用水槽水温对体温进行标定。通过ZigBee无线传感器网络技术将病人的体温参数传送给终端PC机。实验证明，本系统病人体温参数测量准确，传输可靠，方便医务人员监测和调用历史体温信息，实现了医疗监护系统的智能化，提高监护效率。

关键词： NTC； 体温采集； ZigBee技术； 医疗监护

中图分类号： TN911?34； TH789 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）04?0026?03

Abstract： A design scheme of patients temperature wireless monitoring system based on NTC and ZigBee technology is proposed. The temperature measurement module of NTC is used to measure the temperature of patients， and the temperature is calibrated by water temperature. The ZigBee wireless sensor network technology is used to transfer the temperature parameters to PC terminal. The practice results show that the system has reliable transmission， and can measure the temperature of patients accurately. It is convenient for medical staff to monitor and call the history temperature data. The intelligentization of medical monitoring system was achieved， which improved the monitoring efficiency.

Keywords： NTC； body temperature acquisition； ZigBee technology； medical monitoring

目前我国医院病房的很多监测大多采用有线方式，社区医院大多采用人工监测，这些形式成本高，也不能实现随时监测病人身体参数。随着无线传感器网络和物联网技术发展，将无线传输技术应用于病房监测，将病人的体征参数进行存储，供医生进行查阅和分析。本系统不仅缓解医护人员的工作压力，而且实现监护的高效、及时和智能化。

1 设计方案

本系统采用嵌入式硬件平台，以无线传感器网络为技术支持，通过无线方式将病房病人的体温传送给护士站。本系统的构成如图1所示。

2 硬件设计

本系统硬件设计主要有两个部分，一部分是无线通信模块，另一部分是体温测量模块。

2.1 无线通信模块

无线通信模块是实现无线传输的核心，实现病人体温的采集与处理和体温参数的无线传输。本设计采用MCU+射频收发模块的SOC方案，采用CC2530射频芯片。CC2530内部集成了无线通信模块，其内核符合IEEE 802.115.4/ZigBee协议，支持CRC硬件校验，内部还集成了增强型高速8051内核处理器，256 KB FLASH程序存储器，支持最新ZigBee 2007 Pro协议、8 KB数据存储器；支持硬件调试。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。且外围电路简单，系统更稳定。CC2530的最小系统如图2所示。

2.2 体温测量硬件设计

温度测量的硬件电路主要由稳压输入、测温电桥、放大电路三个模块构成。系统的主要结构如图3所示。稳压输入模块使用稳压芯片，体温测量采用电桥和放大电路实现。

2.2.1 稳压输入

2.2.2 测温电桥

测温电桥中Rt为NTC热敏电阻，工作温度在35～42 ℃之间的阻值变化范围为32.59～24.51 kΩ。Rt阻值随人体温度变化按照负温度系数变化，人体温度的变化引起热敏电阻的阻值变化，通过电桥输出电压参数。

2.2.3 放大电路

放大电路采用TI公司的OP07芯片，将热敏电阻随人体温度变化通过电桥输出电压送入放大电路，得到可以方便测量的电压信号，为后续A/D转换做好准备。

2.2.4 系统电路

体温测量整体硬件电路的设计如图4所示。

2.2.5 A/D转换

本实验中数字传感器是作为智能医疗系统的一个组成部分，采用CC2530内部集成的8051微处理器完成A/D转换。本系统的无线模块和测温模块实物如图5、图6所示。

3 软件设计

软件部分分为两块：一块是从节点温度信息的采集处理与无线发送，软件流程图如图7所示；另一块是主节点通过无线方式接收温度信息并送护士站PC机进行存储和显示，软件流程图如图8所示。

4 实验结果

系统调试包括体温的测量调试，无线传输调试，PC机界面显示调试三部分。

（1） 热敏电阻体温测量的调试包括调试和温度标定。使用Multisim软件对体温测量电路进行仿真，体温测量模块仿真运行的结果如表1所示。

根据NTC电阻阻值随温度升高而降低的特性，本文采用的是在恒温水槽对体温测量模块进行温度标定。每个恒温水槽的温度对应一个固定的电压输出，记录读取的输出电压值与温度值，统计结果如表2所示。用NTC热敏电阻传感器和水银温度计对人体腋下测量，得到体温测量数据对照表如表3所示。

（2） 无线传输调试。根据主从模块的握手命令编程，并用串口进行调试。为了实现无线串口功能，需要准备两套CC2530模块和一个CC Debugger仿真器。通过串口调试助手发送字节数据。本模块的作用是从节点采集到传感器感知病人体温，通过无线方式传送给主模块，主模块接收到来自从模块的体温数据送往PC机。

（3） PC机界面显示调试。PC机在系统中的作用对病人体温进行存储和显示，方便医务工作者进行监护病人体征和随时调取病人的体温历史信息。PC机的界面如图9所示。

5 结 语

本文提出一种高精度的病人体温测量电路和一种基于ZigBee协议的无线体温监测的控制方案，设计和开发了PC机的监控平台，通过硬软件联调实现了无线体温监测功能。通过实验验证，该系统具有体温测量及时准确的特点，无线传输方式体现了投入少、效率高的特点。本系统操作简单使用方便，提高了医疗监护的水平，有很高的实用价值。

参考文献

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