TOP3 心電服務(wù)系統(tǒng)的藍(lán)牙接口電路

　　在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中電源是能源中心，在節(jié)點(diǎn)中起著非常重要的作用，特別是在無線通信系統(tǒng)中，電源不光是能源供應(yīng)者，它也直接影響通信的質(zhì)量。器件對加到輸入引腳或輸出引腳的電壓通常是有限制的。這些引腳由二極管或分離元件接到Vcc。如果接入的電壓過高，電流將會通過二極管或分離元件流向電源。而現(xiàn)行的電壓輸出模塊中多為5V電壓，因而需要設(shè)計(jì)出一個(gè)輸出穩(wěn)定的5V轉(zhuǎn)3V的電壓調(diào)節(jié)模塊。在該系統(tǒng)中，選用專為通信控制芯片提供轉(zhuǎn)換電壓的LM1117，它具有功耗低，體積小的優(yōu)點(diǎn)。又因?yàn)殡妷褐泻性S多高頻干擾源，這些高頻成分很容易經(jīng)過電源進(jìn)入通信系統(tǒng)中。另外系統(tǒng)自身的發(fā)送頻率也會經(jīng)過電源感應(yīng)反饋到通信系統(tǒng)造成干擾。因而可在電源電路中加入220μH的電感，與并入多個(gè)不同容值的電容所構(gòu)成的濾波電路來抑制各種高頻信號。使節(jié)點(diǎn)能夠得到穩(wěn)定可靠且低干擾的電源，保證節(jié)點(diǎn)的可靠運(yùn)行。該電源電路如圖3所示。

　　圖3 電源電路

　　在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)過程中遇到的主要問題及解決方法有：nRF2401射頻電路工作在2.4GHz~2.5 GHz 高頻率工作頻段，抗干擾設(shè)計(jì)直接關(guān)系到射頻性能和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。在無線通信部分布線時(shí)，合理的布局與布線及采用多層板既是布線所必須的也是降低電磁干擾提高抗干擾能力的有效手段。布線時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：一是無線通信部分電路沒有用做布線的面積均需用銅填充并連接到地，以提供RF屏蔽達(dá)到有效抗干擾的目的 ;二是nRF2401 芯片底部應(yīng)接地 ;為了降低延遲、減少串?dāng)_，確保高頻信號的傳輸 ，要使用多個(gè)接地過孔將nRF2401芯片底部和地層相連; 三是盡可能地減少串?dāng)_，減少分布參數(shù)的影響，器件要緊密地分布在nRF2401的四周。

　　運(yùn)用于心電服務(wù)系統(tǒng)的藍(lán)牙接口電路設(shè)計(jì)

　　藍(lán)牙接口電路設(shè)計(jì)

　　在模塊的硬件連接上， 心電圖采樣模塊的輸入端串聯(lián)10K 電阻后可直接連接導(dǎo)聯(lián)線， 如圖所示。 圖中藍(lán)牙模塊采用HC-06， 該模塊采用CSR 藍(lán)牙芯片，遵循藍(lán)牙V2.0 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)， 模塊尺寸為3.57×1.52cm，利用串口的TXD、RXD 信號腳與心電圖采樣模塊直接相連， 波特率設(shè)置為115200bps。由于心電圖采樣模塊與藍(lán)牙模塊尺寸小， 因此整個(gè)心電圖機(jī)體積小巧，便于攜帶。

　　采用藍(lán)牙技術(shù)的LED點(diǎn)陣屏系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　針對LED 顯示屏應(yīng)用中存在的問題，給出了一種低成本、內(nèi)容更新便捷的點(diǎn)陣LED 文字顯示屏的方案。系統(tǒng)采用C8051F410作為MCU，利用藍(lán)牙模塊接收手機(jī)藍(lán)牙傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過單片機(jī)控制字庫芯片進(jìn)行字符集的轉(zhuǎn)換、點(diǎn)陣代碼的提取，進(jìn)而由單片機(jī)控制點(diǎn)陣屏更新顯示數(shù)據(jù)。經(jīng)實(shí)際使用，控制穩(wěn)定、方便。設(shè)計(jì)一種內(nèi)容更新便捷、可擴(kuò)展、低價(jià)格的點(diǎn)陣LED 文字顯示屏。降低成本的途徑是①用幾乎人人都有的手機(jī)的藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸功能進(jìn)行LED 顯示內(nèi)容的更新，免去專業(yè)上位機(jī)軟件和控制卡的成本，操作也更簡單；②單次顯示內(nèi)容在5 ~ 30 個(gè)漢字或英文字母，因?yàn)轱@示內(nèi)容較少，就可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展電路的簡單化。

　　最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)對單片機(jī)時(shí)鐘的精度和溫度穩(wěn)定度都沒有特別要求，可以直接使用C8051F410 單片機(jī)內(nèi)部自帶的時(shí)鐘振蕩器，而無需外接振蕩器。使用時(shí)要注意的是，是芯片工作電源是從Vregin 引腳引入（ + 3. 3V） ，VDD 是內(nèi)部基準(zhǔn)電壓輸出引腳，VIO 是I /O 口作為數(shù)字引腳時(shí)的電源輸入引腳。電路設(shè)計(jì)時(shí)必需在緊靠這3 個(gè)引腳的位置布上濾波和退耦電容（ 4. 7μ 和104p） .P1. 0~ P1. 3 是顯示屏的控制線CLK、SCLK、R 和OE; P1. 7、P0. 0 ~ P0. 2是字庫芯片控制線，采用SPI 接口； P2. 0 和P2. 1 是顯示屏的行掃控制線A 和B; P0. 4 和P0. 5 是串口通信線，與藍(lán)牙模塊連接。這12 根引腳都需配置為數(shù)字引腳。最小系統(tǒng)電路如圖3所示。

　　藍(lán)牙模塊

　　選用藍(lán)牙模塊的要求是： 價(jià)格便宜、體積小，使用方便。符合條件的藍(lán)牙模塊產(chǎn)品很多。設(shè)計(jì)選用的是南京國春電氣生產(chǎn)的GC - 02 藍(lán)牙模塊，這是款高質(zhì)量的CLASS2 藍(lán)牙模塊。此藍(lán)牙模塊內(nèi)部帶有對象交換協(xié)議（ OPP） 文件接收功能，只要上電后，就可被手機(jī)藍(lán)牙識別，并可成功配對建立連接，接收手機(jī)藍(lán)牙傳輸?shù)奈募?。GC - 02 藍(lán)牙模塊共有29 個(gè)引腳，可通過SPI 接口或UART接口與單片機(jī)通信。本系統(tǒng)單片機(jī)選擇UART 方式與GC - 02進(jìn)行通信。藍(lán)牙模塊處于待機(jī)模式時(shí)，已配對過的手機(jī)向藍(lán)牙模塊發(fā)送文件，未配對的手機(jī)需先進(jìn)行配對，輸入正確的PIN 碼（ 即配對密碼） 即可配對。此藍(lán)牙模塊的出場廠PIN 碼是“1234”，其PIN 碼可通過向藍(lán)牙模塊發(fā)送指令進(jìn)行修改。

　　系統(tǒng)總體電路設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)以單片機(jī)C8051F410 作為MCU，外圍電路包括藍(lán)牙模塊、字庫芯片、LED 點(diǎn)陣屏和電源模塊，系統(tǒng)電路原理如圖8 所示。

　　圖8 系統(tǒng)原理圖

　　系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了通過手機(jī)更新顯示屏顯示內(nèi)容的目的，方便又快捷。經(jīng)過一批用戶的使用，顯示性能和控制性能均較為穩(wěn)定。但是，在實(shí)際使用過程中也遇到了尚未解決的問題： ①有部分手機(jī)不支持Unicode 字符集格式。②本設(shè)計(jì)僅限于智能機(jī)通過記事本編輯顯示數(shù)據(jù)的傳送，而不同手機(jī)采用的記事本編輯軟件不盡兼容，本設(shè)計(jì)是基于Nokia 手機(jī)的。