基于nfc和蓝牙的便携式宫缩压力监测系统的制作方法【技术领域】，涉及一种基于NFC和蓝牙的便携式宫缩压力监测系统。[0002]宫缩和胎心率是临床上两个非常重要的产检指标，相对于胎心率异常，宫缩异常能够更早的对孕妇的早产、流产起到预警作用。但是，由于绝大部分的孕妇都是第一胎而缺乏相关的经验，对子宫收缩的体验和判断能力较弱。在临床上很多孕妇都是在出现剧烈的腹痛并有阴道流血、流液(破水)了才会意识到有早产或流产的危险。此时再去医院进行检查往往已经为时已晚，导致胎心异常或者胎儿的死亡。[0003]伴随着当前看病难、看病贵等问题的日趋严重以及电子、通信等相关领域技术的不断革新与发展，医疗器械开始呈现出向便携化、家庭化、网络化发展的趋势，无线传输技术的应用则是推动这一趋势的强大动力。[0004]蓝牙技术作为一种短距离的无线传输技术在近些年来已经受到了越来越多的关注，由于其具有安全性高、抗干扰能力强、使用便捷、兼容性好等优点，应用于越来越多的工程领域。当蓝牙技术应用于多设备间的近距离通信时，需要考虑到频带复用等因素，因此在多设备间进行数据传输之前需要进行连接操作，对于未配对的设备需要先进行搜索、输入密码、配对等操作。这个过程往往需要5—6秒，在复杂的环境下甚至需要更长的时间，大大的降低系统的可操作性。[0005]NFC (近场通信)是一种应用于近距离无线通信的新技术，它的出现简化了蓝牙配对的操作流程，提高了蓝牙技术的实用性。它是在无线射频识别技术RFID和近距离互联技术相结合的基础上发展而来，通过两个设备的近距离(IOcm内)触碰实现通信。通过NFC技术建立蓝牙连接，再结合NFC与蓝牙的传输技术，既解决了传统连接方式的复杂性问题，同时又保证了数据传输的安全性与可靠性。[0006]随着通信技术的飞速发展，手机已经成为人们日常生活中必不可少的通信工具。搭载Android操作系统的智能手机，基于其平台的高度开放性、方便高效的开发方式，已经成为目前市场占有率最高的手机操作系统。结合NFC以及蓝牙技术，并利用Android手机开发基于宫缩信号接收、处理与显示的应用，符合人们对于宫缩压力监测系统的便携性要求。[0007]本发明设计一种基于NFC和蓝牙技术的便携式宫缩压力信号采集、传输、显示系统，能够方便快捷的实现宫缩压力信号的实时监测、存储等功能，对孕妇的生理状况进行实时的监测。


[0009] 本发明所采取的技术方案:本系统包含宫缩压力信号采集与无线传输的硬件模块以及Android手机上位机应用两部分构成。
[0010]宫缩压力信号采集与无线传输的硬件模块包括以下三个部分:信号采集电路、dsPIC微控制器外围电路、HC-06蓝牙模组与三星NFC电子标签组成的无线传输电路。
[0011]在信号采集电路中，使用触力传感器FSS1500NST采集孕妇的子宫收缩压力信号，由于其输出的电压信号是微弱的毫伏级别，为了便于信号的后续处理，需要对其进行放大，采用高精度仪表放大器AD623将差分信号放大28倍，既能保证信号具有良好的线性度，同时又能保证压力信号的微弱变化能够被AD转换器检测出来。放大后的信号中包含中高频干扰信号，需要对其进行低通滤波处理，采用IOHz RC低通滤波器。
[0012]dsPIC微控制器外围电路是整个系统的主控制电路，其主要功能包括IXD控制、按键控制、Α/D转换，蓝牙串口通信等。主控制芯片使用美国微芯公司的dsPIC33FJ128MC706芯片，使用其AD采集与转换模块对经过放大、滤波处理后的信号以20Hz的频率进行AD采集与转换。
[0013]HC-06蓝牙模组实现串口与蓝牙之间的转换，将经过Α/D转换之后得到10位AD数字值的高低字节分别写入到串口缓冲区中，HC-06即可将缓冲区中的内容发送给上位机。
[0014]三星NFC电子标签实现Android手机和HC-06蓝牙模组的配对。利用NFC技术可以实现Android上位机和蓝牙模块的快速配对，具备方便快捷、安全性高、功耗低等特点，解决了传统配置方式中复杂、设备功耗大、传输安全性较差等问题。
[0015]Android手机上位机应用主要实现宫缩压力信号的接收、显示、存储，回放等功能。应用开发主要包括以下模块:NFC响应、蓝牙匹配、数据接收与显示、数据存储、数据回放。
[0016]NFC响应模块实现Android手机NFC电子标签的响应操作。在触碰响应NFC标签之前，一定要将AAR写入到NFC电子标签中NdefMessage的record中去，相应的Android应用在刷完标签之后完成。在连接成功建立的冋时，Android应用会读取Intent对象中的NdefMessage对象，并从中读取标签中保存的HC-06模块的MAC地址。
[0017]当Android手机完成与蓝牙模组的配对之后，可以通过蓝牙通信接收Α/D转换后的宫缩压力信号。在传统的配对方式中，需要通过手机上的应用搜索蓝牙设备，建立Android智能手机和HC-06蓝牙模块的配对。而在此处借助于NFC技术，通过存储于NFC电子标签中的MAC地址建立Android智能手机同HC-06蓝牙模块的配对。
[0018]数据接收与显示模块完成宫缩信号的采集、波形以及相关指标的显示。首先，当Android智能手机和HC06模组建立连接之后，通过输入输出流Inputstream和Outputstream实现宫缩信号采集与停止的控制，并读取上位机接收到的压力数据，然后通过自定义Surface View显示控件完成宫缩信号波形以及宫缩次数、采集时间等相关技术指标的显示。
[0019]数据存储模块实现对已经采集数据的存储功能，将下位机发送过来的宫缩数据存储为二进制文件。
[0020]数据回放模块将二进制文件中保存的宫缩压力数据读取出来，然后通过SurfaceView显示控件实现显示功能，由此实现数据的历史回放功能。[0021]本发明有益效果:基于NFC和蓝牙技术的便携式宫缩压力信号的采集、传输和存储，简化了传统的信号采集与传输过程。孕妇在家即可快捷、方便的对自身的生理状况进行实时的监测，对自身的生理状况作出早预防、早处理。



[0022]图1本发明结构框图；
图2系统硬件结构图；
图3按键电路图；
图4液晶显不电路图；
图5数据存储电路图；
图6系统软件功能示意图；
图7NFC响应流程图；
图8蓝牙配对流程图；
图9信号采集与显示流程图；
图10信号保存流程图；
图11信号回放流程图。

[0023]下面结合和附图对本发明进行详细描述。
[0024]如图1所示，基于NFC和蓝牙的便携式宫缩压力监测系统主要包括下位机信号采集端和上位机信号接收与显示端。前者负责将采集到的压力信号进行AD转换，然后通过蓝牙发送给上位机。上位机将接收到的信号作相应处理，然后实现显示、存储等功能。
[0025]如图2所示，系统硬件结构图主要包括:电源电路、传感器电路、前置放大与滤波电路、微控制器外围电路和无线传输电路。电源电路为传感器电路、前置放大滤波电路、微控制器外围电路等提供电压。传感器采用霍尼韦尔公司的型号为FSS1500NST的触力传感器，该传感器能够感测O — ISOOg的压力，具有独立电桥、灵敏度好。偏差低等优点。该传感器共有4个引脚，其中引脚I和引脚3分别接在电源和地，引脚2和引脚4是差分输出信号的正和负，分别接在放大器AD623的信号出入的正负引脚上。前置放大、滤波电路主要包括集成运算放大器AD623和滤波电容、电阻以及控制放大倍数的电阻R2。AD623的引脚7和4分别接在电源和地，引脚8和I接在电阻R2的两端，控制放大倍数。引脚2和3接在传感器的差分输出上面。引脚4接地，引脚5接在RC滤波电阻的一端。RC滤波器由电阻和电容组成，输入接在放大器的输出引脚5,输出接入微控制器的RB15引脚。微控制器及其外围电路主要包括按键电路，液晶显示电路，数据存储电路等，其实现如图3— 5。NFC标签的主要功能是完成Android智能手机的蓝牙配对，首先往NFC标签中写入HC-06蓝牙模块的 MAC 地址以及 AAR (Android Application Record), MAC 地址在 Android 智能手机触碰标签的同时传给A ndro i d智能手机,AAR指定标签打开的Andro i d应用包名。MAC地址以及AAR数据作为NdefMessage的NdefRecord保存在NFC标签内部。
[0026]如图6所示，为系统软件功能示意图。
[0027]该系统软件主要包括四大功能模块:NFC响应、蓝牙匹配连接、宫缩压力信号采集与显示、存储、回放。
[0028]NFC响应模块主要实现以下功能:获取蓝牙模组HC06的MAC地址。通过手机触碰NFC标签建立配对连接，同时获得BluetoothSocket对象。蓝牙匹配模块主要实现多设备之间的搜索和连接。宫缩压力信号采集模块的主要功能是读取下位机传输过来的压力信号，并实现波形等相关指标的显示。数据存储模块实现宫缩压力信号的存储。数据回放模块的主要功能是将历史采集的宫缩数据进行回放。
[0029]如图7所示，为NFC响应流程图。
[0030]在NFC响应模块中，将手机触碰NFC标签建立蓝牙通信。触碰的过程实质是Android智能手机内置的NFC天线与NFC标签的触碰，触碰的距离应该在10厘米以内。当完成触碰操作后，Android智能手机将得到Intent对象，此对象即表示该标签及其负载，读取此对象可以获得NdefMessage对象，此对象中包括相应HC-06模块的MAC地址以及AAR(Android Application Record),从AAR中我们可以获取该标签启动的Android应用包名。当读取蓝牙模块的MAC地址时，系统将会自动打开蓝牙，注册UUID。在读取NFC标签中的MAC地址的同时，将会返回BluetoothDevice对象，通过此对象提供的方法可以得到BluetoothSocket对象。设置相应的全局变量,将得到的BluetoothSocket对象作为全局变量保存，以便宫缩压力信号采集模块对于该BluetoothSocket对象的调用。
[0031]如图8所示，为蓝牙配对流程图。
[0032]在此模块里，使用传统的蓝牙配对方式完成HC-06蓝牙模块和Android智能手机的配对连接。首先， 打开蓝牙，注册 BluetoothDevice.ACT10N_F0UND 和 BluetoothAdapter.ACT10N_DISC0VERY_FINISHED两个广播，然后系统开始搜索蓝牙设备，并在ListView显示中显示出搜索到的设备，设置ListView组件的触摸事件。选择HC-06蓝牙模块对应的显示条目，获取该蓝牙模块的MAC地址。注册UUID，通过获得的MAC地址，利用BluetoothAdapter 的 getRemoteDevice ()方法获得 BluetoothDevice 对象，随即获得BluetoothSocket 对象。通过 BluetoothSocket 对象的 connect O 方法建立 Android 智能手机和蓝牙模块的连接。由BluetoothSocket对象的输入输出流可以完成手机和HC-06模块的蓝牙通信。
[0033]如图9所示，为宫缩压力信号采集与显示流程图。
[0034]宫缩压力信号采集与显示模块主要实现信号的采集与显示。首先，判断是否完成相应的配对连接。获取Application全局变量中的BluetoothSocket对象,判断其是否为空，若为空，则没有完成手机与采集设备的蓝牙配对，无法建立数据连接，返回蓝牙配对界面，通过传统搜索蓝牙设备的方式完成蓝牙配对或者采用NFC标签完成蓝牙配对。当手机与采集设备建立蓝牙连接之后，可以进行宫缩信号采集与显示操作。首先获得Application全局变量中的 BluetoothSocket 对象，通过 BluetoothSocket 对象的 getlnputStreamO 和getOutputStream O方法获得InputStream对象和OutputStream对象，通过该输入输出流对象的read()和write()方法可以实现与下位机蓝牙模块的通信，手机可以向HC-06发送指令控制微控制器dsPIC33FJ128MC706的Α/D转换的开始和停止。Android智能手机通过InputStream获得Α/D转换后的数据，首先对接收到的数据字节流的帧头和帧尾进行检验，当帧头和帧尾为字符‘a’与‘b’的字节才被视为有效数据，然后将接收到的字节流进行两两拼接，拼接完成后，通过压力标定函数将数字AD值转换为压力值，并通过自定义的Surface View显示最终的压力波形，每接收到一个压力数据，则更新显示界面，从而完成波形显示。在信号采集与显示的过程中，可以随时停止信号的采集，并将之前接受到的数据以二进制文件的形式进行存储。
[0035]如图10所示，为宫缩压力信号存储流程图。
[0036]在对信号进行保存之前，首先需要触发停止采集事件，即点击“停止采集”按钮即可。在接收信号的过程中，系统会将其临时存储在一个数组中，将数组中的数据提取出来，通过文件写入函数将其以文件的形式进行永久保存。
[0037]如图11所示，为信号回放的流程图。
[0038]单击“数据回放”按钮，系统即会调用文件读取函数，然后再弹出的对话框中选择需要回放的文件，文件读取函数即会读取此文件内的数据，然后将读取出来的数据送入Surface View组件中进行显示，并不停的刷新画布，以达到动态的显示效果。
[0039]本发明的工作过程为:下位机压力信号采集端和上位机压力信号采集与显示端构成了基于NFC与蓝牙的便携式宫缩压力监测系统。在便携式宫缩压力监测系统正常工作前，首先通过按键对不同的压力值进行标定，标定得到的数据写入到EEPROM中，目的是对传感器固有的非线性进行校准，使感测到的压力更贴近实际值。正常使用时，通过液晶显示可以知道当前的宫缩压力值，通过液晶显示及按键输入可以实现友好的人机交互，借助于蓝牙通信，将采集转换得到的AD值发送出去，上位机接收与显示端接收压力数据，完成实时的监测功能，观察到孕妇的宫缩压力变化情况，并将采集到的历史数据以文件的形式进行保存，再通过手机的远 程传输功能发给医院的服务器。
[0040]以上结合附图对本发明的作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。