基于MSP430的便携式医疗监护系统的设计

数据采集
　　F149的A/D转换模块ADC12具有四种转换模式：单通道单次转换、单通道重复转换、序列通道单次转换及序列通道重复转换。在监护系统中往往需要采集多通道、连续变化的数据，则序列通道单次转换模式的时序控制较为简单，灵活性较高。
　　采用序列通道单次转换模式时，应相应设置控制寄存器ADC12CTL1的SHP＝1，同时将SHS(采样输入信号源选择控制位)设置为1，即由F149内的Timer_A.OUT1触发采样定时器。定时器A可以工作在增计数模式，其定时间隔就是A/D转换的采样时间间隔。采用定时器输出信号触发采样的优点在于：能精确控制采样时间间隔；由于采用硬件定时，因此MCU可以在定时间隔内进入休眠状态，并由中断唤醒，这就完全符合了基于中断的微功耗程序设计原则。
　　在数据采集过程中应注意以下几个问题：
　　·避免可能的“丢帧”问题，即要注意数据采集和数据存储之间的时序配合。解决方法是：在F149的数据RAM内开辟两块缓冲区，缓冲区大小与FLASH存储器的一个存储页面的大小相同。利用两块缓冲区切换，并结合FLASH存储器的页面批量数据写入功能，使得采样数据能及时存储。
　　·数据采集过程中保证稳定的时钟源。应注意在F149进入低功耗休眠状态时，保证相应的时钟信号可用，否则会引起采样时间间隔上的严重误差甚至错误，而这种错误往往还不易察觉。
　　由于人体的一些生理信号均为低频信号，且人体的很多生理参数都是缓慢变化的，很多情况下无需以很高的频率进行实时数据采集，对变化较缓慢的生理参数如体温可以1分钟采集和记录一次数据。另一方面，通过在软件上采用可伸缩尺度的存储方法也能大大节省数据存储空间，即始终以恒定的采样率进行生理信号的连续采集并放入F149的数据缓冲区内，但对经识别连续正常的生理信号采用相对长的存储时间间隔，而对识别到的异常生理信号进行连续实时记录(即采集到多少数据就连续存储多少数据)。这样可以有效节省数据存储空间，并降低了平均功耗。
　　电源模块
　　由于便携式医疗监护系统内往往同时存在模拟和数字电路，电源模块必须对模拟电路和数字电路部分同时供电。
　　便携式监控系统中一般可采用碱性或可充电电池组成的电池组供电。
　　图2是便携式监护系统电源模块的结构图。

　　采用中央控制单元、模拟电路和数字电路分别单独供电的电源结构。系统中，由MCU控制DC-DC升压变换电路的开、关，实现对模拟电路的供电管理；由MCU控制3V低压差稳压电路的使能引脚，以控制数字电路部分的供电。
　　结语
　　功能强大的MSP430F149芯片为便携式医疗监护系统提供了微功耗、高性能及低成本的微控制器选择。同时，本文结合监护系统的总体设计思路和微功耗、可靠性设计原则，详细讨论了能够长时间记录人体生理参数数据的数据采集和存储部分，及能够提供高质量电源输出的电源模块的设计思路和具体实现方法。这些设计方案都在实用中取得了很好的效果。