一种基于GPRS的心电无线监护仪

　　系统选用ZJMI2864点阵液晶显示器来显示采 集到的心电波形，并将计算出的实时心率和ECG检 测结果显示到液晶屏上。液晶显示器ZJM12864是 一个128×64的点阵液晶显示模块，STN黄绿模式， 可显示图形和文字。该液晶显示器通过控制器 KS0108B与MSP430F449单片机直接相连，接收 MCU的指令，完成显示功能。液晶显示器具有8位 标准数据总线，6位控制线以及电源线，其与单片机 的连接电路如图4所示。液晶显示控制模块中使用 RS，R／W，E，CS1，CS2作为与MSP430数据总线接 口的控制信号。RS是数据／指令控制信号，它控制存取的方式，可实现读写指令或接受数据。R／W 是 读写控制信号，高电平时液晶显示器工作在读模式， 低电平时工作在写模式。CS1、CS2是片选信号，高 电平有效，控制液晶的左右半屏显示。

　　1．4 无线通讯模块及串行接口

　　在本系统中，无线通讯模块采用的是西门子公 司的GSM／GPRS无线模块MC55，它是当今市场上 尺寸最小的三频模块，其紧凑型设计特别适用于便 携式设备。该模块体积小(5．5g)，功耗低(峰值电 流450mA)，控制简单，内置AT指令集、TCP／IP协 议。在单片机的控制下，利用现有的GSM 网络进行 信号的处理和传输，从而实现远程无线监护的目的。 MC55模块可以快速可靠地实现数据和语音传输、 短消息以及传真服务等无线通讯功能。它提供一个 50管脚的零插入(ZIF)连接器，该连接器中包括了 电源接口、串行接口、音频接口、SIM卡接口等几个 子接口，可以通过这些接口分别与SIM 卡座、天线 及主控制器相连。 实际使用过程中，通过相应的外围接口电路，可 将其做成一个相当于配备有SIM卡的短消息收发 器。

　　数据传输常用串行接口，MSP430F449内部含 有串行同步／异步通信模块，通过对寄存器的设置之 后，由硬件自动实现数据的移进和移出，完成串行通 信的功能，同时还能实现两种通信协议，即UART异 步通信协议和SPI同步通信协议。MSP430不同于 一般内置有串行通信模块的单片机，它可以通过对 寄存器的设置来调整波特率的小数部分，以便于产 生更精确的波特率。设计中采用UART协议，通过 一个RS232接口芯片SP3222E与MC55模块进行串 口通信，单片机通过发送AT指令来完成控制及两 者之间的通讯。当运行系统后，MSP430F449单片 机是首先通过对MC55模块进行编程，即对其进行初始化设置，系统通讯串El两端采用9600bps的通 讯速率，8位数据位，无奇偶校验，1位停止位的帧格 式。

　　2 系统软件设计

　　该系统的软件开发环境使用的是IAR公司为 MSP430单片机所设计的交叉编译器IAR Embedded Workbench，编译器能够产生可重入的代码。系统软 件采用C语言进行编写，采用模块化结构，便于今 后进一步扩展系统的功能。。 程序流程如图5所示。

　　2．1 心电信号采样转换子程序

　　MSP430单片机具有多种形式的A／D操作模 式，内部ADC12模块能够实现12位精度的模数转 换，具有高速和通用的特点。在使用上通过相应的 寄存器来选择系统电压AV 、AV 作为参考电压 源，设置采样保持寄存器来控制采样时间，采用单通 道多次转换模式，每次转换完成，转换结果存放在相 应的ADC12MEM0 中，由相应的中断标志位 ADC12IFG．0置位来标志转换结束。在主程序中首 先开启中断，当中断标志位置位时，将产生中断服务 请求，进入中断服务子程序。执行完中断服务子程 序后，中断标志位自动复位，系统返回中断前的状 态。

　　2．2 液晶显示子程序

　　液晶显示子程序主要实现液晶显示控制器的初 始化设置、显示菜单以及心电波形等功能。 初始化包括清屏和初始化参数。由于本控制器 不带汉字库，所以液晶屏上显示的任何字符、汉字等 用户都必须自己建立点阵字模库，然后按图形的方 式进行显示。对需要显示的字符进行纵向和逆向取 模、编码和显示。

　　本系统采用16×16大小的点阵， 液晶屏上最多可以显示4行8列共32个汉字。当 显示菜单时，由程序将所要显示的汉字字模逐字节 地写入液晶显示区相应单元内，在液晶显示屏上显 示出相应的汉字。 波形的显示与汉字的显示方法有所不同，采用 描点的方法。LCD上横坐标表示时间，即为时间 轴，纵坐标为所要显示心电数据的幅值，心电波形的 显示采用每列画一个采样点的幅值，相邻两点间画 直线的方法实现。程序中将A／D转换存储器中的 数值按比例变换到液晶屏上的相应位置，然后向显 示RAM中写入字节数据，在液晶屏的指定位置显 示点，即显示出心电波形的幅值。

　　2．3 对无线通讯模块控制的子程序

　　单片机通过串口发送AT指令来实现与无线模 块MC55的通讯。AT指令最初由Hayes公司推出， 主要用于对调制解调器的控制，现在已经演化成为 一种标准，所有移动模块都支持AT指令。单片机 发出的AT指令用来建立通信链路，GSM 07．05规 范指令集提供的AT命令主要是实现短信息的发 送、删除、存储等操作 。其中AT为前导符，表示 命令的开始；命令字符及相关设置参数表示将进行 何种操作。如：AT+CMGR=表示读取存储区 号为n的短消息内容。AT指令的返回代码分别以 字符或开始和结束。如果指令的语 法不正确，则返回“ERROR”字符；如果指令成功执 行则会返回“OK”提示符或者其他所需信息。