提出一種支持體溫與脈搏監測的ZigBee無線傳感器網絡系統。采用傳感器終端、無線路由器和基站3類基于JN5139微控制器的節點設備，通過網絡定時收集現場測得的多路體溫和脈搏參數，利用計算機進行集中存儲和管理。該系統具有精度高、連通性好、可擴展性強、功耗低等特點。

體溫和脈搏是反映人體健康狀況的重要生理指標，對病人的這些生理指標進行連續監測，可為疾病的正確診療提供重要依據。隨著傳感器技術、嵌入式計算技術和無線通信技術的發展，基于無線傳感器網絡的生命體征監測系統受到越來越多的關注。其中，基于普通射頻芯片和自定義傳輸協議的系統具有實現簡單和成本較低的優點，缺點是可靠性較低、通用性較差；基于Bluetooth協議的系統數據傳輸率較高，但作用距離短，功耗高，組網能力弱；ZigBee作為建立在IEEE 802．15．4通信標準之上的低速無線個域網（Low-Rate Wireless Personal Net-work，LR-WPAN）協議規范，構成的系統具有復雜度低、功耗低、可靠性高、組網能力強等優點，成為本領域應用研究的熱點。

本文提出一種支持體溫與脈搏監測的ZigBee無線傳感器網絡系統，可通過網絡定時收集現場測得的多路體溫和脈搏參數，并利用計算機進行集中存儲和管理，提高了病情監測的效率和質量。該系統具有可靠性高、可擴展性強、功耗低、成本低等優點。

1 監測系統總體結構

監測系統包括傳感器終端、無線路由器和基站共三類節點設備，以自組織方式構成ZigBee網狀無線傳感器網絡，如圖l所示。傳感器終端負責檢測體溫和脈搏，檢測結果通過各自的父節點路由器發送到基站。基站借助上位監控軟件對收到的數據進行存儲和顯示，并可根據用戶需要顯示網絡結構及設備當前狀態，設置采樣周期及報警門限，輸出反映病情變化的記錄報表和歷史曲線。

2 節點硬件結構

2．1 JN5139無線微控制器

ZigBee節點設備的硬件實現方案主要分為兩大類：一類是將射頻收發器和微控制器分開，各使用1塊芯片，由用戶根據設備類（Coordin-ator、Router、End Device）和功能分別選型，實現最佳搭配；另一類是將兩者集成在一塊芯片上，可簡化設備硬件設計，提高系統的硬件可靠性。

JN5139是Jennic公司推出的第二代IEEE 802．15．4／ZigBee單片無線微控制器，內含32位RISC CPU、2．4GHz IEEE 802．15．4射頻收發器、192 KB ROM、96 KBRAM，以及豐富的并口、串口、定時器、A／D、D／A等接口資源。為提高產品電磁兼容性，將JN5139芯片、16 MHz晶振、128 KB串行Flash存儲器、陶瓷天線等元器件整合成為通用模塊，以其為核心，配以相應的外設、協議棧和應用代碼，便可實現不同類型的ZigBee節點設備。

2．2 傳感器終端

如圖2所示，傳感器終端由JN5139 最小系統、體溫檢測電路、脈搏檢測電路組成，采用3．6 V鎳氫電池供電。最小系統包括JN5139模塊、復位元件R1及C1、狀態指示燈D1和程序下載接口j1。上電復位后，JN5139內部ROM中的Bootloader自動檢測MISO引腳電平。若為高，則直接將片外串行Flash中的程序代碼加載到片內RAM中運行；若為低，則進入編程狀態，通過串口0下載PC機上的最新代碼，并將其寫入串行Flash。

體溫檢測電路由高精度NTC熱敏電阻RT和精密電阻R3～R5構成。JN5139通過使DI01輸出低電平來控制測溫電路工作，利用3個12位A／D轉換通道分別測出3個點的電位，求出熱敏電阻的阻值，再利用熱敏電阻R-T關系表及分段線性化公式得到相應的溫度。

脈搏檢測電路包括光電傳感器及其信號調理電路，如圖3所示。光電傳感器由紅光發射管D1和光敏三極管Q1構成，兩者相對安裝于遮光指套內。測量脈搏時，發射光中的一部分透過指尖，照射到光敏三極管的受光面，透射光強隨脈搏起伏呈現極微小變化，經光敏三極管光一電轉換后，輸出直流和微弱交流相疊加的混合電壓信號。該信號經隔直、低通濾波和放大處理后，成為峰值接近Vcc／2的模擬脈搏信號，再由JN5139進行A／D轉換、數字濾波和周期判定，最終得到以min為單位的脈率值。為解決個體差異等原因導致脈搏輸出信號飽和或過小的問題，發射管的工作電流由JN5139通過D／A轉換器自動調節。

2．3 無線路由器和基站

無線路由器主要負責數據轉發，本身并不承擔數據采集任務，因此其硬件僅涉及JN5139最小系統（采用3．6 V直流電源供電），不需額外配置其他外設。

基站采用上、下位機結構，如圖4所示。作為網絡協調器的下位機為JN5139最小系統，上位機采用PC機，兩者通過異步串口進行通信（波特率為115．2 kbps）。圖中JN5139最小系統和MAX232電平轉換器均采用3．6 V盲流電源供電。