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模块数据单片机GPS全球定位技术在医疗监护装置中的应用

摘要

本文探讨GPS全球定位技术在医疗监护中的应用,制备了GPS医疗监护定位装置,该装置主要由单片机控制模块和GPS接收模块两部分组成,具有精确度高、稳定性好、抗衰减能力强、耗电量小的优点,实现了对户外需看护。

1、前言

  目前,我国有约3亿需照顾看护群体,这其中主要为儿童和老年病人。由于现代生活节奏紧张化,家长忙于工作,儿童拥有了更大的自由活动空间,经常发现儿童走丢、受伤的现象;医院的病人比如老年痴呆症患者也有走失现象发生。如何实现对此群体的随时监护,已成为广大照顾者们非常关心并急切希望解决的问题。

  GPS(全球定位系统)[1]是美国从20世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的卫星系统,具有性能好、精度高、应用广的特点,已免费开放使用,是迄今最好的导航定位系统。随着全球定位系统的不断改进,硬、软件的不断完善,应用领域正在不断地开拓,目前已遍及国民经济各种部门,并开始逐步深入人们的日常生活。我们采用GPS技术制备监护用的定位装置,以满足家庭对孩子、医院对病人的实时看护,从而使工作中的家长们放心,防止医院病人走丢,提高医院对病人的看护水平,扩大病人的活动范围。

2、装置硬件设计与实现

  该医疗监护装置(图1)由两大部分组成:单片机控制模块和GPS接收模块,这两个模块之间通过串口机制进行信息的交互。.

图1 医疗监护装置系统结构

2.1单片机控制模块(图2):

  通过扩展外围电路,实现了对生理参数数据的采集、键盘操作、生理参数LCD显示和自动报警等。LCD我们采用G191液晶模块,192×128点阵,点尺寸为0.33×0.33mm,点距为0.04mm,驱动电源为+5V和-20V。液晶控制器我们采用SED1335,该控制器用于接收来自控制模块的各种指令和数据,产生相应的时序对液晶屏进行控制显示,SED1335的软件功能非常强大,而且自带数据RAM,并可自行管理显示缓存区,方便我们使用。

图2 单片机控制模块电路

2.2 GPS接收模块:

  负责从GPS卫星(空间部分)接收信息,并实时的将数据通过UART串口发送给单片机控制模块,在设计过程中,通过分析和比较,我们选用了台湾HOLUX公司的GR-85串口GPS接收器。在信号捕捉及信号精度方面,GR-85具有其独特的优势。其信号重新捕捉时间只需要100ms,最小速度更新率可达到1s。

  GR-85接收模块采用串行通信方式,其数据格式定义如下:9600b/s,8个数据位,1个停止位,无极性输出。GR-85支持六种NMEA-0183协议信息:GGA,GLL,GSA,GSV,RMC,VTG。这六种信息的区别在于用户所能接收到的信息类型有所差别,例如在RMC格式中有速度的信息,而在其他的格式中却没有。设计者可以根据需要选择响应的信息格式,本实验利用RMC格式。表1为GPS接收模块管脚。接收模块与单片机通讯主要通过TXA脚。


表1 GPS接收模块管脚

3、系统软件设计与实现

  GPS 接收板只要处于通电工作状态就会源源不断地把接收并计算出的GPS 导航定位信息通过串口传送到单片机系统中。对GPS 信息进行提取必须首先明确其帧结构,数据帧主要由帧头、帧尾和帧内数据组成。各帧均以回车符<CR>和换行符<LF>作为帧尾,标识一帧的结束。对数据帧处理,是先对帧头进行判断,然后对所需的帧进行数据的提取处理。由于帧内各数据段被逗号分割,因此在处理接收数据时一般是首先通过搜寻"$"的ASCII 码来判断是否是帧头,接着对帧头的类别进行识别,然后再根据识别出来的帧类型以及逗号‘,’个数来确定当前正在读取的是哪个参数,并作出相应的提取和存储。我们采用中断方式来获取GPS数据。

  为了存放接收以及处理后的时间及其经度纬度数据,我们在内存中划出了固定的空间。其中3BH-5FH用来存放接收到的时间和经度纬度数据,6BH-7FH用来存放处理后的时间和经度纬度数据。

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