0的芯片，其集成了增强型8051内核和蓝牙4.0协议栈的芯片，有21个通用I/O 口，八个12位A/D，三个定时/计数器，能完成采集模块需要完成的功能。
[0050]CC2450需要使用两个晶振，它们分别是32.768kHz的实时时钟晶振和32MHz的工作晶振，32MHz晶振接在CC2540的第22、23脚，32.768kHz的晶振接在CC2540的第32、33管脚；CC2540的供电电源本实用新型选择3.3V ;复位管脚接在设计的复位电路上，长按按键会产生复位信号；P0.0脚是与A/D复用的管脚，本实用新型使用这个脚来测量电池的电量；P0.1脚接按键电路，判断是否有按键按下；P0.4 口用于控制测量电池电量，这样设计的好处是只有测量电池电量是才对电路供电，到达节电的效果；P0.6、P0.7脚用于控制驱动电路，使发光二极管在驱动电路的驱动下按照设计的采样时序发光；P1.0脚是定时器I的复用管脚，本文使用Pl.0脚接光电转换器件的输出，对光电容积脉搏波信号进行采集；P1.1脚用于蓝牙连接状态指示，当Pl.1脚置低时指示灯点亮；P2.0脚用于控制电源，当P2.0脚置为高电平的时候，向传感器和光源驱动电路供电，当P2.0置低时，停止供电，在不测量时达到节电的效果；P2.1、P2.2是调试接口，用于烧写程序和调试，其中P2.1是数据线，P2.2是时钟线；CC2540的25、26管脚被蓝牙协议栈使用，用于与其他设备进行通讯。
[0051]本实用新型中的控制电路11还可以选用型号为CC24300的芯片或CSR7810芯片或 BC31A223A — IVN-E4 的芯片。
[0052]所述的发光二极管13是采用双波长发光二极管。本实用新型中可以选用型号为ELM-4001的双波长发光二极管，或选用型号为MQ-LAU-001的双波长发光二极管。
[0053]如型号为ELM-4001的双波长发光二极管包含两个发光二极管，一个能发出峰值波长为660nm的红光，一个能发出峰值波长为880nm的红外光。当一端管脚为高电平，另一端管脚为低电平时，红光发光二极管导通，红外光发光二极管截止，所以发红光，反之发红外光。当两端管脚同时为高电平或低电平的时候，两个发光二极管都截止且不发光。
[0054]光源驱动电路12可以采用型号为SGM3005的芯片，或采用型号为MBI1802的芯片。如图6所示，型号为SGM3005的芯片是两个单刀双掷的模拟开光，当RD_DRV 口为低电平、IR_DRV 口为高点平时，COMl管脚与NCl管脚导通接地，COM2管脚与N02管脚导通接电源VCC，此时，ELM-4001的I管脚为高电平、2管脚为低电平，所以能发出红光的发光二极管导通，能发出红外光的发光二极管截止，此时双波长发光二极管发出660nm波长的红光。同理，当RD_DRV 口为高电平、IR_DRV 口为低点平时，双波长发光二级管发出红外光。如果RD_DRV、IR_DRV 口均为高电平或低电平，那么两个模拟开关都接向电源或地，双波长发光二极管的管脚上没有压降，所以双波长发光二极管不发光。
[0055]如图4所示，所述的光频转换器14包括有接收光信号的光电二极管141和与所述的光电二极管141的信号输出相连的电流频率转换器142，所述电流频率转换器142输出的脉冲信号连接所述的控制电路11信号输入端。可以采用型号为TSL237的芯片或采用型号为TSL230的芯片。
[0056]型号为TSL237的芯片是一种特殊的集成器件，有电源、地、输出三个管脚，器件内部集成了光电二极管、运算放大电路等，它将光强信号直接转换为频率信号输出，输出的脉冲频率可以直接接到单片机的计数器上进行计数。与传统的血氧仪相比，使用光频转换器件的血氧仪省去了滤波、分离、放大等模拟电路，简化了仪器的设计，有利于仪器的小型化。其通过内部的光电二极管感应光强信息，然后利用内部的电流-频率转换器对光强信号转换成特定的方波频率输出。其光频响应范围从300nm到llOOnm。
[0057]如图7所示，所述的电源单元16包括有用于提供电源的电池161，通过接口与电池161相连，用于给电池161充电的充电电路162，所述的电池161是通过一个电源稳压控制电路163连接控制电路11。
[0058]如图8所示，所述的充电电路162包括有充电芯片Ul，所述的充电芯片Ul分别连接电池接口 JI和电源接口 J2，所述充电芯片Ul还连接控制电路11。本实施例选择了型号为SGM4050作为充电芯片，对锂电池进行充电，充电接口选择的是miniUSB。Jl接口接电池，miniUSB的第5脚接SGM4056的输入管脚，SGM4056通过第8脚接电池正极向电池充电。
[0059]锂电池电压不稳定，所以不能使用锂电池直接地芯片进行供电，本实用新型使用了稳压芯片SGM2020-3进行稳压，对采集设备上的芯片进行供电。如图9所示，所述的电源稳压控制电路163包括有型号为SGM2020-3的稳压芯片U3，所述的稳压芯片U3的电源输入端连接电池161的正极，稳压芯片U3的电源输出端分为三路，一路构成VDD电源输出端，第二路通过电容C9接地，第三路通过电阻R5连接三极管Q2的基极，以及直接连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的集电极构成VCC电源端，所述三极管Q2的基极还通过电阻R4连接三极管Ql的集电极，三极管Q I的发射极接地，基极通过电阻R3连接控制电路11中的电平输出端PCTL。
[0060]为了节约电能，在血氧采集系统不工作的时候，有些原件或电路可以不供电，如光频转换器件、光源驱动电路等。所以本实用新型设计了电源稳压控制电路，该电路可以根据是否需要采集，从而控制电源是否对其供电。图9中，当PTCL处于高点平时，三极管Ql导通，导致R4左边管脚接地，R5上就产生了压降，导致三极管Q2导通，VCC与VDD相连，此时向光源和传感器供电。反之，若PCTL处于低电平时，Ql截止，R5上没有压降，Q2也截止，所以VCC与VDD不相连，不向光源和传感器供电。
[0061]因为蓝牙广播时是很耗电的，所以本实用新型还包括有一个按键，用于控制蓝牙的广播，链接等事件的按键及复位电路18。此电路还通过型号为FT7521的芯片控制电路中的CC2540的复位。如图10所示，所述的按键及复位电路18包括有按键SI和复位芯片U6，其中，所述按键SI的一端分两路，一路连接控制电路11中的蓝牙输出端KEY，另一路通过电阻RlO连接电源VDD，所述按键SI的另一端接地，所述复位芯片U6分别连接控制电路11中的复位端RST和蓝牙输出端KEY，以及连接电源VDD。按键接到P0.1 口上，CC2540通过探测P0.1的电平来判断是否有按键按下，当按键长按时，FT7521会定时一段时间，产生一个复位信号，对CC2540进行复位。
【主权项】
1.一种血氧采集系统，其特征在于，包括有具有蓝牙功能的控制电路(11)，用于向手指(17)提供光源的发光二极管(13)，用于通过手指(17)采集人体血氧光信号的光频转换器(14)，其中，所述的发光二极管(13)的电源输入端通过光源驱动电路(12)连接所述的控制电路(11)的输出驱动端，所述的光频转换器(14)的输出端连接控制电路(11)的信号输入端，所述控制电路(11)通过蓝牙协议(2)与外部设备进行通信，所述的控制电路(11)还分别连接电源单元(16)和显示器(15)。
2.根据权利要求1所述的一种血氧采集系统，其特征在于，所述的发光二极管(13)是采用双波长发光二极管。
3.根据权利要求1所述的一种血氧采集系统，其特征在于，所述的控制电路(11)还连接用于控制控制电路(11)中的蓝牙工作和用于使控制电路(11)复位的按键及复位电路(18)。
4.根据权利要求1所述的一种血氧采集系统，其特征在于，所述的光频转换器(14)包括有接收光信号的光电二极管(141)和与所述的光电二极管(141)的信号输出相连的电流频率转换器(142)，所述电流频率转换器(142)输出的脉冲信号连接所述的控制电路(11)信号输入端。
5.根据权利要求1所述的一种血氧采集系统，其特征在于，所述的电源单元(16)包括有用于提供电源的电池(161)，通过接口与电池(161)相连，用于给电池(161)充电的充电电路(162)，所述的电池(161)是通过一个电源稳压控制电路(163)连接控制电路(11)。
6.根据权利要求5所述的一种血氧采集系统，其特征在于，所述的充电电路(162)包括有充电芯片Ul，所述的充电芯片Ul分别连接电池接口 JI和电源接口 J2，所述充电芯片Ul还连接控制电路(11)。
7.根据权利要求5所述的一种血氧采集系统，其特征在于，所述的电源稳压控制电路(163)包括有稳压芯片U3，所述的稳压芯片U3的电源输入端连接电池(161)的正极，稳压芯片U3的电源输出端分为三路，一路构成VDD电源输出端，第二路通过电容C9接地，第三路通过电阻R5连接三极管Q2的基极，以及直接连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的集电极构成VCC电源端，所述三极管Q2的基极还通过电阻R4连接三极管Ql的集电极，三极管Ql的发射极接地，基极通过电阻R3连接控制电路(11)中的电平输出端PCTL。
8.根据权利要求3所述的一种血氧采集系统，其特征在于，所述的按键及复位电路(18)包括有按键SI和复位芯片U6，其中，所述按键SI的一端分两路，一路连接控制电路(11)中的蓝牙输出端KEY，另一路通过电阻RlO连接电源VDD，所述按键SI的另一端接地，所述复位芯片U6分别连接控制电路(11)中的复位端RST和蓝牙输出端KEY，以及连接电源VDD0
【专利摘要】一种血氧采集系统，包括有具有蓝牙功能的控制电路，用于向手指提供光源的发光二极管，用于通过手指采集人体血氧光信号的光频转换器，所述的发光二极管的电源输入端通过光源驱动电路连接所述的控制电路的输出驱动端，所述的光频转换器的输出端连接控制电路的信号输入端，所述控制电路通过蓝牙协议与外部设备进行通信，所述的控制电路还分别连接电源单元和显示器。所述的发光二极管是采用双波长发光二极管。本实用新型利用集成了蓝牙协议栈的单片机作为处理器，控制双波长发光二极管按照设计的时序发光，并使用光频转换器件作为传感器直接对光电容积脉搏波信号直接进行数字化，减少了复杂的模拟电路带来的噪声，简化了系统的结构，实现了采集模块的小型化。
【IPC分类】A61B5-02, A61B5-1455
【公开号】CN204351840
【申请号】CN201420787110
【发明人】段发阶, 蒋佳佳, 张历, 王仁大
【申请人】天津大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月12日