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以超远距离wifi模块为基础开发了物联网体温监控系统

发布日期:2022-01-20  浏览次数:2237
超远距离wifi模块为基础开发了物联网体温监控系统,温度是人体的一项基本生理指标,一直是医生判断生命体征、诊断临床疾病的重要依据。理性、准确的体温测量在医学和其它领域尤其重要。对病人体温的变化有利于医生掌握病人体温的变化,正确判断病人的身体状况,制定相应的治疗方案。但是,目前临床上使用的温度计都存在读数困难、难以统计数据和易发生交叉感染等问题,不能满足当前医生、病人对温度计的使用需求。近几年,物联网技术发展迅速,蓝牙可被使用,无线传输技术,如WiFi,使对象能通过通信网络连接到专网,内联网,通过远距离或短距离进行数据交换和信息通讯,实现目标智能识别、预案管理、远程实时监控等。因此,本论文设计了一种基于超远距离wifi模块物联网体温监测系统,它可以通过WiFi技术远程监控患者的体温,还可以通过WiFi技术远程管理温度,解决目前临床应用温度计存在的问题。

本系统以12C5A60S2单片机为主控制器,采用MLX9064红外线测温模块,通过I/O口连接到单片机;WiFi模块使用超远距离wifi模块,12C5A60S2单片机通过串行口向WiFi模块传输温度传感器采集的温度值。WiFi模块又将温度值通过网络发送到手机或计算机上,从而远程监控患者的体温数据。

红外线测温模块采用Melexis公司制造的MLX90614系列高精度红外测温芯片。所设计的芯片采用TO-39金属封装,模块内装有红外感应热电堆探测器芯片和信号处理的专用集成芯片,其中含有低噪声放大器、17位数模转换器、数字信号处理器等的信号处理专用集成芯片。MLX90614系列芯片具有默认的系统管理总线(SMBus)和10位数字PWM输出模式,其中10位数字PWM的输出格式可用于在-20~120之间进行连续测温。C,分辨率是0.14C。MLX90614使用标准TO-39封装,它有四个引脚:VSS、SCL/VZ、PWM/SDA、VDD、MLX90614与单片机连接时,直接将SCL、SDA管脚连接到单片机I/O口,VDD插针与5V电压连接。

超远距离wifi模块为物联网开发的一款物联网专用。超远距离wifi模块采用串口和单片机通讯,内置的TCP/IP协议栈,WiFi与主机通讯。采用出CV520模块对传统串口设备进行简单的串口配置,可通过WiFi将数据通过WiFi传输到主机上,实现物联功能。超远距离wifi模块有三种工作模式:STA模式、AP模式、STA混合AP模式。STA模式通过路由器与英特网连接,属于互联网内部通信;AP模式以CV520为热点,主机通过连接该热点进行通讯,属于局域网内部通信,STA混合AP方式是上述两种方式的混合,使用者可以通过局域网进行通讯,也可以通过英特网进行通讯。

将平板电脑或移动电话等主机通过英特网向网络服务器发送控制信号;服务器收到信号后,再次使用英特网转发给超远距离wifi模块,E将收到的信号指令通过串口发送给单片机。与此相反,单片机的数据还可以通过串口发送到模块,然后通过英特网传输到网络服务器后转发到手机、平板电脑等主机。于是,通过英特网就可以实现手机及其它上位机对单片机的远程控制,实现数据的互通。定义了上位机和HekrV1.1的传输指令帧:基本帧格式化数据头+产品业务数据+数据尾。(1)帧头(1B):帧的开始标识,其值固定为0x48的十六进制数字。(2)帧长(1B):此帧存储了传输帧的长度,其取值范围是[0x06,0xFE]。(3)帧类型(1B):帧类型的识别码存储在这一帧中,0x01是下位机上报帧,0x02为上位机下发帧,0xFE为操作帧,0xFF为错误帧。(4)帧序号(1B):每帧传送一帧,序列号自增1,识别的次序和取值范围是[0x00,0xFF]。(5)有效数据(nB):存储具体通信内容,其长度取决于实际情况。(6)校验码(1B):一旦超过0xFF,上述每帧中的数据之和将取低8位(1B)。按照He氪云定义的帧格式,该系统需要有5个传送帧。

主控软件设计上位机APP采用HTML5和Javascript编写,在手机上安装该APP,就可以使用编写的上位计算机程序。按压启动/清零按钮,即可测量体温,再按一次清零。该系统可存储10次体温测量结果,按“前面”或“后面”按钮查看存储的体温历史数据。首先判断「启动/清零」键是否按下,APP会向单片机发送Star-Clear帧以清零体温值。再次判断“前”键是否按下,如按下向单片机发送Upward帧,查看上一次体温测量值;如“后”按钮按下,则将Downward帧发送到单片机,查看后的体温值。然后,将QueryStatus框架发送到单片机接收到QueryStatus帧,在ReportStatus中写入监测体温数据,并上传到APP,APP接收ReportStatus帧之后,将在屏幕上显示体温值;如果没有接收到ReportStatus帧,时提示缺失。

MCU软件流程。先检查是否接收到Start-Clear框架,如果接收到Keyflflag标志位被反。接下来,决定是否接收到QueryStatus框架,如果接收到ReportStatus帧,再次判定Keyflflag的值是否为1,0将会清零温度值;例如Keyflflag的值为1,就是启动感应器的温度值为10次,取平均值,然后显示温度值,然后将温度值写入ReportStatus。终判定温度是否有异常,如有异常,启动蜂鸣器报警。

利用超远距离wifi模块设计了一套测量精度高、读数快、英特网远距离温度监测系统,并对温度进行wifi远程监控。经试验表明,该温度监测系统输出响应好,误差小,可用于临床治疗、科研等领域,具有广阔的应用前景。
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