通１言与信息处理
《（自动化技术与应用》２０１５年第３４卷第６期
基于芯片Ｃ
Ｃ ２ ５ ３
０的病房无线监控系统设计
½继军
（陕西½防工业职业技术学院，陕西户县７１００３２）
摘要：目前大多数医院里的病人输液中，点滴速度依靠陪护人员监控、判断并½出处理。为了方便及时对病人输液整个过程进行监
测，降½医护人员的工½强度。系统采用红外传感器检测点滴速度，ＣＣ２５３０芯片½为微处理器，设计了一种智½无线点滴速
度监控报警系统，完成病房传感器节点和护士办公室中心节点的硬件和½件设计。经对系统的可靠性和传输距离测试表明，系
统在室内传输距离达到３５米内，可对输液过程的监测。具有成本½、功耗½、性½稳定和升级改进方便等优点。
关键词：Ｕ型红外传感器；ＣＣ２５３０；传感器节点；中心节点
中图分类号：ＴＰ２７７．２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００３—７２４１（２０１５）０６—００２１—０４
Ｄ½½½½½ ½½
Ｗ½½½ Ｗ½½½½½½½
Ｍ½½½½½½½½½ Ｓ½½½½½ Ｂ½½½½
Ｏ½
ＣＣ２５３０
ＬＵ０
Ｊ½－½½½
（Ｓ½½½½½
Ｉ½½½½½½½½ ½½Ｔ½½½½½½½½½，Ｈ½½½½½ ７１００３２
Ｃ½½½½）
Ａ½½½½½½½：Ａ½
½½½½½½½，½½½½
½½ ½½½ ½½½½½½½½ ½½ ½½½ ½½½½½½½½ ½½½½½½½½½½½，½½½½½½½½½½½
½½½½
½½½½½ ½½½½½½½½½½，½½½½
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½½½½½½½½½½
½½½ ½½½½½ ½½½½．Ｉ½ ½½½½½
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½½½½½½½½½½½
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½½½½
½½½½½½½ ½½½ ½½½½½½½ ½½½½½½½½ ½½ ½½½½½½½ ½½½½½．Ｔ½½
½½½½½½
½½½½
½½
½½½½½½½½
½½½½½½½
½½
½½½½½½ ½½½ ½½½½½½½½ ½½½½½，ＣＣ２５３０
½½½½½½½½½½½½½½，½½½½½½½
½½½
½½½½½½ ½½
½½
½½½½½½½½½½½ ½½½½½½½½ ½½½½½½½½ ½½½½½
½½½½½½½½½½ ½½½½½ ½½½½½½，½½½½½½½½½
½½½ ½½½½½½½½
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½½½ ½½½½½½½½
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½½½½ ½½½½ ½½½
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½½ ½½½ ½½½½½½½½½½，½½½
½½½½½½½½½½½½ ½½½½½½½½
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½½½½½½½½½
½½ ½½½ ½½½½½½½½½½½
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½½½ ½½½ ½½½½½½½½½½ ½½ ½½½ ½½½½，½½½ ½½½½½
½½½½½½½½½½½，½½½½½½
½½½½½½½½½½ ½½½½½½½．
Ｋ½½ ½½½½½：Ｕ ½½½½ ½½½½½½½½ ½½½½½½；ＣＣ２５３０；½½½½½½ ½½½½；½½½
½½½½½½
½½½½½½½½½½½
½½½
½½½½
１
引言
红外探测技术是一门新兴技术科学，在军事工程、
关信息，将相关数据通过无线模块传送到监控主机。
ＣＣ２５３０是一款通用性极强的无线智½芯片，适用于包
医学和科学研究方面有着极其重要的½用，例如红外遥
感、红外测温、红外成像、红外制导等…１。红外传感器
在检测的优异的性½，有着别的传感器无法替代的优越
括保健医疗和消费电子、无线控制、工业控制、楼宇自
动化等许多领域【３１。
性，½得红外传感器的发展前景极为广阔，红外传感器
正向着微型化、智½化、高灵敏度和高性½发展【２１。目
前中小型医院大多采用有线呼叫系统，安装在护士站，
只½和病人建立联系，根本不½检测输液点滴速度，而
２
系统设计方案
无线传感器½络（ＷＳＮ）数据传输路径由½络拓扑决
定，ＷＳＮ拓扑结构有星½、树½和½½三种类型【４１。星
½½络数据所有节点采集的数据，汇聚到中心节点，再
由它传输至监控中心，一对多的星型½络结构具有结构
简单，便于管理控制，容易组½【５】。系统由一个中央控制
器（护士监控主机）和多个数据采集节点（病房节点）所组
成。？采集到的数据由各病房节点无线模块传给中心节
且这种呼叫系统安装繁琐、不便维护，而且实时性差、
受环境限制。系统采用ＣＣ２５３０芯片和红外传感器设计
一对多的分散节点的呼叫系统，来监控病房输液点滴相
收稿日期：２
０１
５—０ ２—２ ７
万方数据
《自动化技术与应用》２０１５年第３４卷第６期
通信与信息处理
３．２数据采集电路设计
系统信号采集采用Ｕ型红外传感器采集病房输液
信息，工½时，其在恒流源的驱动下，红外发射管发送一
定频率的红外线，由接收管接收。½没有液滴通过Ｕ型
½的时候，发射管发射的红外线½够完全的发射到接收
管上，接收管完全导通，输出½电平，在点滴液滴经过
时，由于液滴½够½红外线发生散射和反射等现象且对
其有一定的吸收½用，红外接收管接截止，输出高电平。
点（护士监控中心）；中心节点安装在护士办公室，通过串
行接口与监控主机进行连接。系统工½原理：在输液
时，红外Ｕ型传感器安装欲滴管上，对点滴速度信息进
行采集，并通过无线模块把数据传送到监控主机，再由
串口送ＰＣ机，护士中心节点通过配套½件，可实时观测
到各病房点滴速度，系统方案如图½所示。
妻岔
图１
卤—回
液滴信号就会½化为不规则的脉冲信号，经过整½后就
会½化为规则的脉冲信号供单片机进行识别。系统整
½电路采用集成运放ＬＭ３９３构成比较器如图３。
红外点滴报警系统整½框图
３
３．½
硬件电路设计
ＣＣ２５３０微处理器模块
ＣＣ２５３０支持８０２．１５．４标准和Ｚ½½Ｂ½½标准，是集数
据处理、ＲＦ收发器于与一½多功½芯片。驱动电压：２．
０Ｖ一３．６Ｖ；ＣＣ２５３０芯片４０引脚，外½尺寸：４０×３４½½
［６１。ＣＣ２５３０配以很少的外围元件就可以组成无线通信
系统，ＣＣ２５３０的外围电路仅有时钟电路和天线，天线通
图３
液滴检测电路图
３．３传感器节点设计
常采用５０欧鞭状负极性天线；主时钟采用３２ＭＨＺ无源
晶振。ＣＣ２５３０有多种运行模式，½得它尤其适应超½
功耗要求的系统，运行模式间快速½换进一步确保了½
½耗。ＣＣ２５３０被广泛用于消费型电子、远程控制、计
量和智½½源、智½楼宇、医疗等多领域７】。ＣＣ２５３０应
用电路如图２所示。
½½，
『：１½
１
图４
孕
传感器节点
½。』等三½½½。
½。½，
½½
½½
在无线传感½中，传感器节点主要搭½½各种传感
器，用来采集各种需要数据，并将数据传送给中心节点，
传感器节点和硬件设计如图４所示，该节点由无线收发
器ＣＣ２５３０、传感器模块、射频天线ＲＦ、串口通信模
块和和供给电源。Ｕ型红外传感器是输液信息的采集
模块，可以把液滴信号½化成对应的脉冲信号，处理器
可以直接对这些信号进行识别，然后通过计算得出液滴
的速度值，这样医护人员在办公室就可方便对输液情况
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ＣＣ２５３０
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进行实时监控，减少了医护人员的负担，降½了医疗事
故发生的隐患。
…“工一一一
图２
万方数据
芯片ＣＣ２５３０最小系统
３．４中心点设计
通信与信息处理
中心节点主要完成节点之间绑定的建立，实现数据
的汇总。硬件设计如图５所示，该节点由无线收发器
ＣＣ２５３０、射频天线ＲＦ、电源模块、晶振电路和串口电
路组成。½½用不平衡天线（例如单极天线）时，为了优
化性½，应½½用不平衡变压器。电源模块用于
ＣＣ２５３０的数字和模拟Ｉ／０供电，供电电压为２．０－３．６Ｖ。
ＣＣ２５３０可同时接频率为３２．７６８½Ｈ½和３２ ＭＨ½两种频
率的晶振，以满足不同的要求【９】。其与计算机的通讯采
用ＵＳＢ口串接。
《自动化技术与应用》２０１５年笼３４卷第６期
来的握手信号后，会向中心节点发送回执信号后，开始
接收数据，接收完毕后，中心节点重新½接收状态，等待
下一握手信号的到来。
喜
’
图５
中心节点
½—＝。＝＿、、
退吲
４
系统的½件设计
系统的½件设计包括传感器节点和中心两部分。
图６
中心节点½件设计流程
传感器节点½件主要完成对输液信息的采集，报警信号
的处理和中心节点通信等；中心节点的½件主要完成数
据接收和报警等。系统采用一对多的通信方式，用½询
的方式很½的实现了程序的功½。无线收发芯片可以
自动对数据帧进行处理，包括加字头以及ＣＲＣ校验码，
芯片将自动完成数据编码和解码。
４．１中心节点½件设计
图６为中心节点½件设计流程图。系统在无线通信
的过程中，首先中心节点向传感器节点发送握手信号，½
收到回执信号后，中心节点会½接收的状态来接收传感
器节点发送来的数据，并通过串行接口发送至ＰＣ机，整
个过程完成后会向下一个地址发送握手信号，重复上述
的过程，½发送的握手信号在一定的时间内收不到回执
信号的时候，系统会重新发送握手信号十次，½超过十次
的限度后，系统会自动向下一次地址发送握手信号。
Ｉ垄堂里塑兰竺望塑½
————［二二二
图７
传感器节点½件设计流程
５
系统测试
系统无线通讯部分的测试主要进行无线通讯抗干
４．２传感器节点½件设计
图７为传感器节点流程图，在初始化完成后，会开
始自动对空中的无线信号进行检测，½接收到中心发送
扰½力的测试和无线通讯传输距离的测试。系统无线
芯片在½用Ｐ ＣＢ天线的时候理论传输距离最大为½
００
（下½第３４页）
万方数据
《自动化技术与应用》２０１５年笼３４卷第６期
计算机应用
½½½½／１３５４２．½½½？½½＝½½½½½½½，２０１４－９－１．
实际需要为基础，通过概念结构设计和逻辑结构设计等
步骤，设计了分类管理词典的存储结构。进行½件系统
开发时，可直接运用本文设计的存储结构构建词典库，
具有数据冗½小、易于修改、易于维护等特点。
【５】ＧＲＥＧＯＲ
ＤＯＬＡＮＣ。ＤＡＲＫ０
ＢＥＬＡＶＩＣ，ＭＡＲＫＯ
½½½
½½½½½½½½
ＨＲＯＶＡＴ．½½ ½１．½½½½½½ ½½½½
½½½½½½½½ ½½½½½½
½½½½½
½½½½½½½【Ｊ】．Ｊ½½½½½½
½½
Ｐ½½½½
Ｓ½½½½½½，２０１４。２７１
（２０）：３９２—４００．
【６】未培．数据库设计之我见一一以某高校教学测评系统数
据库开发为例【Ｊ】．长沙铁道学院学报（社会科学版）．２０１４，１５（２）：
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【４】百度百科．电源［ＥＢ／ＯＬ】．½½½½：／／½½½½½．½½½½½．½½½／
½者简介：张鹏（１
９
７１一），男，硕士，研究方向：信息技术与英
语教育。
（上接第２３页）
米，这种情况是在室外无障碍无干扰的理想情况下，在
实际的通讯½中，由于有大气、障碍物、多径等造成的
损耗，实际的传输距离比理论的值要小的多，尤其是在
参考文献：
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【８】兰½．具有温度补偿功½超声波测距系统的设计【Ｊ】．电
室内的传输要考虑到穿墙的因素，距离则进一步得到了
削弱。系统的传输距离测试在实验室周围进行，½发送
速率为２Ｍ½／½、数据帧长度为２０Ｂ½½、输出功率为０½Ｂ
时，系统误码率测试结果如表½。由表１知，通讯距离在
３５米内，系统误码率很½，可以正常通讯，大于３５米时，
误码率很高，不½正常通信。
表１
传输距离
½½
５½
½Ｏ½
２０½
数据传输距离和误码率
误码率
０．０５％
０．０６％
传输距离
２５½
３０½
３５½
４０½
误码率
０．３５％
０．６５％
０．１眠
Ｏ．２５％
子测量技术，２０１３，３６（２）：８５－８７．
１．５０％
１６．５０％
［９】孙志远，李清安，乔½峰．提高红外测温系统测温精度的
研究【Ｊ】．仪器仪表学报．２００９，２７（６）：３７—３９．
［１ ０½吕芳芳，½½香，½健．基于ＣＣ２５３０的智½家居控制系
统［Ｊ】．信息技术，２０１４（６）：１½Ｏ一１１２．
６
结束语
系统以Ｃ
Ｃ２５３０为核心设计了无线传感器½络节
［１１】郭万强，左小五．基于ＣＣ２５３０的医用½重测量系统设
计［Ｊ】．信息技术．２０１４（１１）：１６４—１６６．
点，芯片ＣＣ２５３０集数据处理、ＲＦ收发器于与一½，大
大简化了节点的硬件电路；Ｕ型红外传感器½为点滴检
测传感器，½得系统½用极为简洁方便。实验证明：系
统在室内有障碍传输距离达到３５米，且具有½功耗、½
成本、½积小、扩容性½等优势。
½者简介：½继军（１
计与应用．
９８
２一），男，讲师，研究方向：电子电路设
万方数据
基于芯片CC2530的病房无线监控系统设计
½者：
½者单½：
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：
½继军， LUO Ji-jun
陕西½防工业职业技术学院,陕西户县,710032
自动化技术与应用
Techniques of Automation and Applications
2015,34(6)
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基于红外传感器的气½检测系统的设计[期刊论文]
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自动化技术与应用
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2.兰½,张顺星
一种直射式光电浊度计的设计[期刊论文]
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½外电子测量技术
2013(1)
3.戴景民
辐射测温的发展现状与展望[期刊论文]
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自动化技术与应用
2004(3)
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红外测温仪的工½原理及检定数据处理方法探讨[期刊论文]
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计量与测试技术
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5.贾海瀛,关代宇,刘明成
一种精准的红外测温系统的研究[期刊论文]
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天津师范大学学报（自然科学版）
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基于无线传感½络的设½农业智½监控系统[期刊论文]
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安½农业科学
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红外测温仪在½削工件温度场监测中的应用
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具有温度补偿功½的超声波测距系统设计[期刊论文]
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电子测量技术
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9.孙志远;李清安;乔½峰
提高红外测温系统测温精度的研究
2009(6)
10.基于CC2530的智½家居控制系统[期刊论文]
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信息技术
2014(6)
11.郭万强,左小五
基于CC2530的医用½重测量系统设计[期刊论文]
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信息技术
2014(11)
引用本文格式：½继军.LUO
Ji-jun 基于芯片CC2530的病房无线监控系统设计[期刊论文]
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自动化技术与应用
2015(6)
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