摘要：基于Arduino平臺采用提供高精度三維位置的MXTOS2-200模塊，設計了一種體積小巧的遠程定位生理參數監測儀。利用獨特的過采樣技術和低功耗的傳感模塊，結合Arduino開源環境對人體脈搏、呼吸頻率、行走狀況(跌倒)等生理狀態參數的實時采集測量，與正常生理參數范圍做比較，進行預警動作。實驗表明，該監測儀可以對生理參數進行實時采集，得到精確的測量數據進行生理判斷;Arduino平臺提供GSM、GPS以及常用生理參數傳感器的庫函數可大大降低設計難度;系統具有設計簡單、低功耗、低成本的優點。

　　引言

　　目前國內一些便攜式生理檢測儀設備，雖然可以檢測多個生理參數，但很多只是單獨地研究了便攜式監測儀或采用物聯網的形式連接大型醫療設備，其設計大多復雜、價格昂貴，難以得到廣泛的應用^[3~5]。

　　本文設計一種基于開源電子平臺Arduino的遠程定位生理參數監測儀，實時采集人體的生理參數，應用于突發狀況下的快速定位和急救，兼具了便攜、遠程定位和發送、性價比高、設計簡單的特點，可以起到定位急救的作用。

　　1 總體設計

　　系統由定位模塊MXTOS2-200、Arduino最小系統、生理參數采集模塊、無線傳輸模塊和人機交互模塊組成，其框圖如圖1所示。其中，無線數據接收節點主要由無線傳輸模塊、報警器、微處理器和計算器模塊組成。生理參數采集模塊將采集到的呼吸頻率、脈搏、行走狀態等參數經A/D轉換成數字信號，微處理器對轉換后的信號進行處理并顯示，然后無線傳輸模塊將處理后的數據打包發送出去，數據接收節點接收到生理參數采集節點的數據后，微處理器將數據進行拆包，取出有效數據并通過串口發送至計算機，計算機對采集的各項生理參數進行分析、處理和顯示或者直接通過GSM模塊發送至手機。該系統實現了呼吸頻率、脈搏等生理參數的采集和測量、行走狀態的監控以及實時的GPS(Global Positioning System，全球定位系統)位置坐標和時間信息的獲取和信號的無線傳輸。如果采集到的呼吸頻率、脈搏與預設值(標準范圍)有差異或檢測到人體跌倒時，則通過人機交互模塊顯示和語音報警，并且啟動通訊模塊，將生理參數和位置信息傳遞到上位機或集控中心。這樣模擬出人在外遇到突發狀況的情景，可以看到系統的各模塊的運行;同時系統也可以用于日常的體檢自查和遠程數據傳遞，便于醫師進行數據分析和疾病診斷。

　　2 硬件設計

　　硬件部分主要包括控制器的選取與電源模塊的設計、生理參數測量模塊、MXTOS2-200導航模塊、GSM無線通信模塊與LCD人機交互模塊。其中，最小系統采用Arduino MEGA2560，主要在于MEGA2560具有54路數字輸入/輸出接口(15路用于PWM)和4個硬件串口，豐富的I/O接口便于擴展，其最小系統電路如圖2所示。