心電監(jiān)護系統(tǒng)研究

1、. 基于MSP430設(shè)計的微型家用心電圖機日期：2005-07-27 阮三元剛生產(chǎn)商：-pany- 摘要：本文介紹了一種微型家用心電圖機。該儀器具有強大的功能：顯示監(jiān)測、存儲、回放、打印、記錄管理、電源報警、或者互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)傳輸。與其他心電圖機的突出不同之處在于，本系統(tǒng)采用新型低功耗的16位單片機-MSP430 F135作為整個系統(tǒng)的控制核心，并配備相應(yīng)的16位低功耗存儲器AT29LV1024和液晶顯示模塊LMS0192A，從而簡化了系統(tǒng)硬件電路，同時也大大降低了系統(tǒng)本錢，因而該家用心電圖機具有極為廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：心電圖機；液晶；存儲器；公用網(wǎng)絡(luò)；互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；MSP430Abstract:

2、The mini type of home-care ECG is designed with the powerful functions,such as displaying, memorizing，back-displaying, printing, record managing, power warning, transmission via telephone net or network, paring with other type of ECG, the most different is that the ECG we design is based on the new

3、type and super-low-power 16bits system-MSP430 F135. With this foundation, we use the ATMEL inc. lower power consumption 16bits memory-AT29LV1024 as the memorizer of ECG. LMS0192A is used as the LCD display of the system. So this circuit is simplified greatly. It must be applied widely and surely has

4、 a promising prospect. Key words: ECG；LCD；Memory；mon Telephone Network；Network；MSP430 一、概述心血管疾病是一種較為普遍的疾病，隨著生活節(jié)奏的加快，生活水平和安康意識的提高，人們需要隨時對心臟進展安康監(jiān)護并且能在比擬危急的情況下進展及時的診治；同時，如果長期住在醫(yī)院里面進展監(jiān)護和治療，那樣花費高而且也給醫(yī)院帶來了不小的門診壓力。心電圖機是診斷心臟病的重要儀器之一，目前市場上有多種心電圖機，但是這些心電圖機都不太適合在家庭中使用。為此，一種能夠在家庭中應(yīng)用、操作簡單、價格廉價的低功耗家用電圖機的設(shè)計方案應(yīng)運而生。

5、總所周知，隨著科學(xué)技術(shù)的推進、人類社會的開展進步，全球醫(yī)療儀器的開展也是日新月異。21世紀(jì)的醫(yī)療行業(yè)主要呈現(xiàn)以下兩個特點：第一、未來的醫(yī)療世界，主要的代表產(chǎn)品是納米機械元件、隨身佩戴式化學(xué)感測器、居家保健應(yīng)用醫(yī)療器材等。第二、信息與醫(yī)療技術(shù)嚴(yán)密地結(jié)合在一起。家用心電圖機的設(shè)計正是順應(yīng)這兩個大趨勢。另外，從這次SARS病毒爆發(fā)來看，可以預(yù)計，它將會推動居家保健應(yīng)用醫(yī)療器材的開展。因此，家用心電圖機在國外都是一種新型產(chǎn)品，具有極大的市場開展?jié)摿?。二、功能與根本原理一總體設(shè)計為了實現(xiàn)心臟的安康監(jiān)護和家庭門診，該家用心電圖機具有以下根本功能：利用液晶顯示系統(tǒng)實時顯示心電波形和工作菜單；利用外部存儲器將

6、需要存儲的心電信息保存以便日后作為診治參考；利用打印機將心電圖打印存檔；可整理保存用戶的記錄信息；多種操作模式，自動，手動操作可以任意選擇；可以方便的將從人體采集到的心電信號傳送到相關(guān)的醫(yī)療機構(gòu)?？紤]到用戶實際使用的需要，家用心電圖機還必須滿足以下的特點：抗干擾能力強；體積小，重量輕，攜帶方便；操作簡單；功耗低；為了得到廣泛推廣使用，生產(chǎn)本錢要低，必須有比擬好的性能價比。該家用心電圖機采用的是干電池供電，而干電池供電需要解決的一個根本矛盾是：低功耗要求系統(tǒng)采用比擬低的時鐘頻率而與此同時要求系統(tǒng)對一些根本的操作能夠快速反響和啟動，這就要求系統(tǒng)最少具備兩種上下不同的頻率，必要時兩種頻率可以切換使用

7、。正因為MSP430 F135具有豐富靈活的時鐘模塊，所以本系統(tǒng)選取它來作為控制核心，與此同時還選用了與之配套的低功耗外部存儲器AT29LV1024和液晶顯示模塊LMS0192A。儀器公司所提供的MSP430為高整合、高精度的單芯片系統(tǒng)，是目前工業(yè)界中具有最低功耗的flash 16-bits RISC微控制器。MSP430 F135具有強大的處理功能和豐富的外圍模塊，可方便地實現(xiàn)心電信號的采集、處理、存儲、打印以及傳輸。另外，將其作為系統(tǒng)的控制核心，可以極簡化整個硬件電路和提高系統(tǒng)的性價比。心電信號由電極或?qū)?lián)線從人體采集，經(jīng)放大、濾波處理后進入單片機進展A/D轉(zhuǎn)換，送液晶顯示。如需存儲則按下

8、存儲鍵后心電數(shù)據(jù)就會存儲到外部存儲器中，而且在需要回放、打印、傳輸時，可以直接從外部存儲器中調(diào)出使用，進而實現(xiàn)各種功能。可以直接利用網(wǎng)絡(luò)或?qū)⒓矣眯碾妶D機所監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳送到相關(guān)的醫(yī)療機構(gòu)，經(jīng)過診斷、處理之后由醫(yī)療機構(gòu)反響回來，因而方便和高效地實現(xiàn)了家庭門診和安康監(jiān)測，既節(jié)省了用戶開支又相對減輕了醫(yī)院的門診壓力。本系統(tǒng)采用了圖1所示的電路構(gòu)造。二心電信號的檢測及采集家用心電圖機所需檢測的心電信號幅值在0.054 mV，頻率在0.0572Hz。而檢測中存在的主要干擾信號有電極板與人之間的極化電壓、50Hz工頻干擾、儀器部噪聲和儀器周圍電場磁場電磁場的干擾等等。心電信號中50Hz工頻干擾可以利用自適應(yīng)

9、模板法消除，則心電圖機模擬局部可以采用如圖2所示的硬件構(gòu)造。心電信號經(jīng)電極或?qū)?lián)線采集后，先要進展電壓放大。電壓放大器一般由兩級組成，前級采用負(fù)反響差動放大電路。系統(tǒng)中，采用TI公司的基于雙運放電路的微功耗儀表放大器INA321芯片作為心電信號的前級放大器，放大倍數(shù)為10倍。由于72Hz以上的干擾信號較強而0.05Hz以下的干擾信號相對較弱，所以在濾波電路中，采取先低通濾波取出72Hz以下的信號，然后接高通的方式，這樣就能濾除極化電壓信號得到心電信號。由于在前面的濾波電路中采用了RC高通濾波電路，該電路具有較高的輸出阻抗，所以后級放大采用了同相放大電路，放大倍數(shù)為20倍。心電信號的最高幅值為4

10、mV，經(jīng)過200倍的放大為0.8V，而A/DC的輸入圍為02.5V，設(shè)計時取中間值1.25V為參考，所以放大后的心電信號疊加參考電壓1.25V后大小為(1.250.8)V，正好落在A/DC的模擬輸入信號圍。同時，心電信號的頻率在0.0572Hz之間，為了保證采樣定理的要求和保證轉(zhuǎn)換速率可以選取采樣率fs=200Hz。MSP430 F135自帶高速12位逐次逼近型ADC12，該ADC12具有部參考電壓、采樣保持和自動掃描功能，有8個外通道4個通道，高達200KHz的采樣速率，多種采樣方式，因而完全能夠滿足要求。圖2 系統(tǒng)模擬電路框圖三單片機系統(tǒng)-MSP430 F135基于功能、價格、功耗以及家用

11、心電圖機設(shè)計的實際需要等幾個方面的考慮，本系統(tǒng)選用具有12位ADC的超低功耗微處理器MSP430 F135作為系統(tǒng)的控制核心，它是TI公司2000年底新推出的超低功耗Flash型16位RISC指令集單片機。它具有豐富的片外圍，是一款性價比極高的單片機。利用它作心電信號的采集與處理，不僅極簡化了系統(tǒng)硬件電路，還大大提高了系統(tǒng)的性價比。MSP430 F135的構(gòu)造原理如圖3所示。由構(gòu)造原理圖可知，MSP430 F135包含了16KB Flash和512B RAM，還帶有以下幾種外設(shè)：根本時鐘系統(tǒng)(片DCO和兩個晶體振蕩器)、看門狗定時器/通用目的定時器、帶3個捕獲/比擬存放器3和PWM輸出的16位

12、定時器Timer_A、帶3個捕獲/比擬存放器和PWM輸出的16位定時器Timer_B3、I/O端口16每一個有8個I/O，其中端口1和2均具有中斷功能、比擬器_A、12位A/D轉(zhuǎn)換器ADC12、通用串行同步/異步接口USART0。MSP430 F135包含了一個具有八個外部通道的12位高性能A/D轉(zhuǎn)換器、一個具有自動掃描功能的容量為16個字的可編程緩沖器、片參考電壓、一個溫度傳感器以及電池低壓時的檢測電路，A/D轉(zhuǎn)換器的速度可高達200KHz。利用芯片置的自動掃描功能，A/D轉(zhuǎn)換器可以不需要中央處理器的協(xié)助而獨立工作，并且將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)自動存入緩沖區(qū)。這樣，中央處理器的工作負(fù)擔(dān)就大為減輕。換言

13、之，可以讓處理器去執(zhí)行其它的數(shù)字信號運算或進入省電工作模式。除此之外，置的參考電壓以及溫度傳感器可以減少外部器件數(shù)目并且降低系統(tǒng)的整體本錢。心電信號經(jīng)過200倍放大之后經(jīng)端口6進入該A/D轉(zhuǎn)換器進展模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的結(jié)果自動存放在相應(yīng)通道的存放器中，然后再送到外部心電信號存儲器中。由于置了功耗極低的快速閃存，MSP430 F135在待機模式下所消耗的電能還少于電池未使用時的自然損耗。除此之外，它可在6ms之從待機模式立刻轉(zhuǎn)回到完全工作模式，因為在啟動過程中器件不會浪費任何時間，從而可延長電池的壽命。在正常的工作狀態(tài)下，如果工作電壓為2.2V，器件每個MIP所消耗的電流只有250A。MSP430

14、F135有片F(xiàn)lash ROM，給用戶的開發(fā)調(diào)試帶來極大的方便。目前的開發(fā)環(huán)境大都采用IAR公司的WINDOWS WORKBENCH軟件，與之配套的有TI公司提供的開發(fā)套件MSP-FET430P140，可實現(xiàn)的功能為程序的下載、更新、運行、調(diào)試。由PC環(huán)境下的JTAG控制實現(xiàn)FLASH的編程，由片仿真邏輯控制的全速調(diào)試可設(shè)3個斷點。用戶在自己的目標(biāo)板上引出JTAG引線到調(diào)試裝置便可實現(xiàn)程序的下載與調(diào)試。MSP430F135的根本時鐘系統(tǒng)包括一個片DCO和兩個晶體振蕩器，可以產(chǎn)生三種系統(tǒng)適用的時鐘信號：ACLK、MCLK和SMCLK。其中，主系統(tǒng)時鐘MCLK用于CPU和系統(tǒng)，輔助時鐘ACLK和子

15、系統(tǒng)時鐘SMCLK用于外圍模塊。可以通過對不同模塊操作模式和CPU狀態(tài)的智能化管理，使得MSP430 F135的工作方式可以適應(yīng)多種超低電壓和超低功耗的需求，即使在中斷處理期間也一樣，一個中斷事件可以把系統(tǒng)從各種低功耗方式喚醒并且通過RETI指令返回到中斷以前的工作狀態(tài)。下面是MSP430 F135芯片支持的六種工作方式：1)活動方式(AM):CPU和不同組合的外圍模塊被激活，處于活動狀態(tài)；2)低功耗方式0(LPM0):CPU停頓工作，外圍模塊繼續(xù)工作，ACLK和SMCLK有效，MCLK的環(huán)路控制有效；3)低功耗方式1(LPM1):CPU停頓工作，外圍模塊繼續(xù)工作，ACLK和SMCLK有效，M

16、CLK的環(huán)路控制無效；4)低功耗方式2(LPM2):CPU停頓工作，外圍模塊繼續(xù)工作，ACLK有效，SMCLK和MCLK環(huán)路控制無效；5)低功耗方式3(LPM3):CPU停頓工作，外圍模塊繼續(xù)工作，ACLK有效，SMCLK和MCLK環(huán)路控制無效并且數(shù)字控制振蕩器DCO的DC發(fā)生器被關(guān)閉；6)低功耗方式4(LPM4):CPU停頓工作，外圍模塊繼續(xù)工作(如果提供外部時鐘)，ACLK信號被制止，晶體振蕩器停頓工作,SMCLK和MCLK環(huán)路控制無效并且數(shù)字控制振蕩器DCO的DC發(fā)生器被關(guān)閉。由上可知，MSP430 F135的超低功耗性能的實現(xiàn)主要與它對時鐘的產(chǎn)生與控制密切相關(guān)。在超低功耗的設(shè)計中CPU

17、的大局部時間都處于休眠狀態(tài)。MSP430 F135有5種低功耗模式，在主程序中CPU完成了相應(yīng)的設(shè)置或任務(wù)之后就讓CPU進入適當(dāng)?shù)牡凸哪Ｊ?。CPU所需完成的大局部工作都在中斷效勞程序中完成，由相應(yīng)的中斷喚醒CPU完成中斷效勞，執(zhí)行完成之后再進入低功耗模式。從而可以通過軟件對部時鐘系統(tǒng)的不同設(shè)置來控制芯片，使它處于不同工作方式。整個時鐘系統(tǒng)提供豐富的軟硬件組合形式以到達最低的功耗并發(fā)揮最優(yōu)的系統(tǒng)性能。四外部心電數(shù)據(jù)存儲器-1兆位3V供電的閃速可編程可電擦除的16位存儲器AT29LV1024AT29LV1024是一種3V系統(tǒng)供電的閃速可編程可電擦除的16位存儲器PEROM，具有1M位的存儲空間，

18、1M位的存儲空間分成512個分區(qū)，每一分區(qū)128個字。該芯片采用ATMEL公司先進的非易失性的S工藝制造，在使用溫度圍存取時間為150ns，此時功率消耗僅為54mW。當(dāng)AT29LV1024處于休眠狀態(tài)時，CMOS的維持電流不超過50A。AT29LV1024的每一分區(qū)可擦寫超過10,000次。AT29LV1024具有掉電保護功能，方便的在線編程能力不需高的輸入電壓，指令系統(tǒng)在3V電壓下即可控制AT29LV1024。從AT29LV1024中讀取數(shù)據(jù)與EPROM的操作相似，再編程能力是以每一分區(qū)為單位的，128字的數(shù)據(jù)裝入AT29LV1024的同時完成編程。在一個再編程周期里，存儲單元的尋址和128

19、字的數(shù)據(jù)通過部鎖存可釋放地址和數(shù)據(jù)總線，這樣可為其他操作提供地址和數(shù)據(jù)總線。編程周期開場AT29LV1024會自動擦除分區(qū)的容，然后對鎖存的數(shù)據(jù)在定時器的作用下進展編程。編程周期的完畢是通過查詢I/O7或者I/O15的有效時實現(xiàn)的，一旦編程周期完畢，就可開場一個新的讀或編程操作。AT29LV1024的工作原理如圖4所示。AT29LV1024是一種新型的存儲器，具有以下特點：13V3.6V供電圍；2單一3V讀寫操作；3硬件和軟件數(shù)據(jù)保護；4快速讀取時間：150ns；5低功率消耗：15mA有效電流，50A CMOS維持電流；6分區(qū)程序操作：擦除、編程單向循環(huán)方式，512個分區(qū)128字/分區(qū)，部地址

20、和128字?jǐn)?shù)據(jù)鎖存；7快速的的分區(qū)編程周期：20ms；8部程序和定時器控制；9查詢程序是否完畢；10典型擦除、編程可超過10 000次；11CMOS和TTL可兼容的輸入輸出；12有商用和工業(yè)用的溫度可選圍。在家用單導(dǎo)心電圖機中，利用AT29LV1024作為單片機片外擴展的數(shù)據(jù)存儲器，存放心電數(shù)據(jù)，這些存放的數(shù)據(jù)可在線實時使用或需要時從存儲器中讀取。AT29LV1024的掉電保護的功能可以在意外掉電或關(guān)閉電源的情況下保存數(shù)據(jù)，這樣不僅確保了數(shù)據(jù)的可*性，還可以省電。由于AT29LV1024可作程序存儲器也可作數(shù)據(jù)存儲器，因而在這里存放從人體采集的心電數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是通過單片機的A/D轉(zhuǎn)換獲得的心

21、電信號的數(shù)字量，這些數(shù)字量首先存放在單片機的部RAM中，當(dāng)部RAM存滿128字之后數(shù)據(jù)便依次存放在外部數(shù)據(jù)存儲器AT29LV1024中，今后需要使用這些數(shù)據(jù)時，便可從AT29LV1024中讀出。AT29LV1024可存儲或修改幾段不同時期的心電波形，例如：用戶的日常病例，以供日后參考。當(dāng)需要更新這些數(shù)據(jù)時可以通過電擦除更新已存儲的數(shù)據(jù)，以重新存儲新的心電數(shù)據(jù)。由于從AT29LV1024的再編程能力是以每一分區(qū)為單位的，128字的數(shù)據(jù)裝入AT29LV1024的同時完成編程，它的每次操作時是以128字單位的，每次存儲、更新都是128字，并且每次在送128字?jǐn)?shù)據(jù)之前都需要進展初始操作，程序如下：MO

22、V A, #AAAAHMOV DPTR, #5555HMOV* DPTR, AMOV A, #55HMOV DPTR, #2AAAHMOV* DPTR, AMOV A, #A0A0HMOV DPTR, #5555HMOV* DPTR, A AT29LV1024在系統(tǒng)中的應(yīng)用使用戶不僅能快速地實現(xiàn)所需功能，而且電擦除的方式為程序和數(shù)據(jù)的存儲和更新提供了方便，特別是其掉電保護的功能可以在意外掉電或關(guān)閉電源的情況下保存數(shù)據(jù)，確保了存儲的可*性并減少了耗電，是以往采用RAM所不具有的功能，對于心電數(shù)據(jù)的存儲有很大的方便，例如從人體所采樣的A/D值可隨時存儲在AT29LV1024中，以便回放、打印、傳輸

23、時調(diào)用。(五)液晶顯示系統(tǒng)-LMS0912A液晶顯示模塊LMS0192A液晶模塊是一種小型的液晶系統(tǒng)，它的外觀尺寸為7942mm，44個引腳。16064點陣顯示，點大小為0.300.34(mm)，點間距0.340.38(mm)。部擁有大規(guī)模集成并帶有驅(qū)動器和控制器，它直承受單片機控制，接收8位的串行或并行顯示數(shù)據(jù)的同時可將數(shù)據(jù)顯示，并將數(shù)據(jù)存儲在片的數(shù)據(jù)存儲器中DDRAM。DDRAM中的數(shù)據(jù)顯示單元與液晶屏的點陣單元存在一一對應(yīng)關(guān)系，并且LMS0192A液晶模塊數(shù)據(jù)的讀寫操作不受外部時鐘的控制，因而LMS0192A的顯示具有很高的靈活性。LMS0192A液晶模塊帶有液晶必須的電源驅(qū)動電路，這樣

24、可用最少的元件和最小的功耗實現(xiàn)模塊的功能。在微型家用心電圖機中采用LMS-0192A液晶顯示模塊作為菜單和心電波形的顯示。它以MSP430作為液晶的微處理器，通過單片機采集和處理心電數(shù)據(jù)，輸出給液晶顯示。1、接口方式：MSP430與LMS-0192A的接口如圖5所示。3、漢字菜單的顯示：菜單主要是由漢字組成，可通過漢字字庫將每個漢字轉(zhuǎn)換為1616點陣共32個16進制的數(shù)據(jù)送液晶顯示。每個漢字的數(shù)據(jù)分別對應(yīng)一個數(shù)據(jù)表，程序可通過查表的方式顯示漢字。4、心電波形顯示：心電波形是一系列的曲線，在液晶上要顯示這些曲線需要將相應(yīng)的點陣顯示，對于一條心電曲線，起始顯示數(shù)據(jù)點在起始列只顯示一點，從第二個數(shù)據(jù)

25、點開場，要在下一列顯示上一數(shù)據(jù)點到此次數(shù)據(jù)點之間的線段。具體方法可通過16進制的數(shù)據(jù)除以總頁數(shù)8得到商和余，得到的商為此數(shù)據(jù)點所在的頁，得到的余為此數(shù)據(jù)點所在頁的行數(shù)。注意的是每一數(shù)據(jù)點應(yīng)在相應(yīng)的列，因為列地址每送一個數(shù)據(jù)自動加1，因而在每次從DDRAM中讀取數(shù)據(jù)時一定要保證列位置的正確，否則會出現(xiàn)曲線的混亂。這樣利用LMS-0192A液晶模塊將心電波形打印或直接從液晶上讀取信息，為診斷提供依據(jù)。5、液晶初始化的程序如下(模塊使用前，必須往引腳/RES 送/RES 信號，送/RES 信號后,模塊可自動設(shè)定默認(rèn)值。):MOV DBUS， #0ABH ；部晶振翻開MOV DBUS， #02FH ；

26、置供電路控制，本模塊典型值為02FHMOV DBUS， #024H ；V5 電壓調(diào)節(jié)部電阻比值，可以根據(jù)用戶調(diào)節(jié)MOV DBUS， #081H ；電控設(shè)置,兩語句配合使用MOV DBUS， #018H ；預(yù)設(shè)比照度調(diào)節(jié)該值，可以調(diào)節(jié)比照度MOV DBUS， #0A2H ；置LCD偏壓比，1/7 偏壓MOV DBUS， #0A0H ；ADC 選擇，設(shè)置列正向輸出MOV DBUS， #0C0H ；MON 輸出狀態(tài)選擇，設(shè)置掃描方向正常；如果ADC=1，請選擇反向MOV DBUS， #0AFH ；顯示開六心電信號的傳輸-脈寬調(diào)制法在家用心電圖機中，設(shè)有脈寬調(diào)制傳輸這一功能。這里采用了脈寬調(diào)制的根本原

27、理，并且根據(jù)實際需要提出了一種改良的脈寬調(diào)制方法，使脈寬調(diào)制和解調(diào)的硬件和軟件方法簡單，信號解調(diào)后失真小，可以實現(xiàn)快速的傳輸。其主要原理如圖6所示。用戶在家中或任何有的地方都可將存儲在家用心電圖機中的心電信號驅(qū)動揚聲器經(jīng)聲音耦合后通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到醫(yī)院。醫(yī)院的接收系統(tǒng)經(jīng)過放大、濾波，利用比擬器產(chǎn)生脈沖波形，此波形進入單片機后通過程序計算出每一個脈沖所代表的采樣值，此后單片機將獲得的采樣值利用串口通訊發(fā)送到計算機中，計算機經(jīng)VC+程序處理再現(xiàn)心電波形。1.發(fā)送局部MSP430 F135將心電的12位A/D采樣值存儲在外部數(shù)據(jù)存儲器中，當(dāng)需要進展發(fā)送時從外部RAM中取出，并且取低10位用來控制定時器產(chǎn)

28、生寬度隨采樣值變化的脈沖，這一脈沖就可認(rèn)為是經(jīng)過采樣調(diào)制過的脈沖信號圖7，其中1為第一個采樣值對應(yīng)的脈沖寬度，T1為第一個采樣值的脈沖周期，同理2為第二個采樣值對應(yīng)的脈沖寬度，T2為第二個采樣值的脈沖周期，這樣的脈沖驅(qū)動揚聲器通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到醫(yī)院。傳輸信號的頻率圍為3001300Hz，300Hz的采樣值對應(yīng)時間應(yīng)為1.667ms1667s，對應(yīng)定時器的定時值=0682H，定時器TH0TL0=F97DH(定時器0加計數(shù))，1300Hz則對應(yīng)定時器的定時值=0180H，定時器TH0TL0=FE7FH(定時器0加計數(shù))。因而所有采樣值的定時值0180H0I80H的基值，這樣采用10位采樣值，最大為03

29、FFH，最小為0000H，加上基值后的0200h 05FFH在的允許圍之，因而可以準(zhǔn)確無失真的傳輸。2.接收局部微型家用心電圖機配有接收系統(tǒng)，揚聲器BEEP接收到信號之后由雙運放TL062構(gòu)成低通濾波器，截止頻率f=1/2C1R2=1300Hz，并且放大倍數(shù)為3.3106/100103=33，TL062的第二級構(gòu)成比擬器，使輸入的信號經(jīng)比擬器后成為寬度變化的脈沖方波，每一個變化的脈沖寬度代表了一個接收到的心電信號采樣值，此脈沖波進入單片機后通過計算恢復(fù)出心電采樣值。七菜單界面及鍵盤接口在家用心電圖機中，提供四個按鍵供用戶操作，對應(yīng)于液晶顯示器上相關(guān)菜單。菜單包括：歡送菜單、主菜單、次級菜單等三

30、個層次，均由液晶顯示提供。每一級菜單提供應(yīng)用戶簡單的提示方便用戶使用，因而用戶只需在菜單的提示下按一鍵有A、B、C、D四個鍵便可完成所需要的操作。例如：主菜單顯示如圖9所示：本機采用的是獨立式按鍵，直接用I/O口線構(gòu)成單個按鍵電路。每個按鍵單獨占有一根I/O口線，且其工作狀態(tài)不會影響其它I/O口線的工作狀態(tài)。由于MSP430 F135的端口1、2均具有中斷功能，所以可以采用了中斷方式的獨立式按鍵電路，電路連接如圖10所示：由于在使用過程當(dāng)中，每個按鍵和液晶菜單相聯(lián)系，從而要在單一按鍵上要實現(xiàn)不同的功能，所以簡單的獨立式按鍵電路還不能滿足設(shè)計的需要，在這里就必須使用軟按鍵輪詢技術(shù)。軟按鍵輪詢技術(shù)

31、是用于將菜單和按鍵組合在一起的用戶界面新技術(shù)。該技術(shù)使得用戶可以在單一的功能鍵上進展多種選擇。也就是說，每個按鍵可以和一個命令菜單或參數(shù)菜單相聯(lián)系，用戶可以通過按適宜的鍵如光標(biāo)鍵來選擇所需要的命令，也就是說采用按鍵嵌套的方法來使同一按鍵實現(xiàn)不同的功能。三、小結(jié)心電圖機是診斷心臟病的重要儀器之一，目前市場上有多種心電圖機，但是這些心電圖機都不太適合在家庭中使用。微型家用心電圖機正是面向廣闊用戶而設(shè)計的。它體積較小，攜帶方便，便于出門在外使用。操作簡單，功能齊全、價格廉價、功耗低，性價比高，適用于在廣闊家庭中推廣應(yīng)用，因而將為人們及時、隨地的心臟監(jiān)測和保健帶來方便。該微型家用單導(dǎo)心電圖的突出特點就

32、是功耗低，性能好。與其他心電圖機的突出不同之處在于，本系統(tǒng)采用新型低功耗16位單片機-MSP430 F135來作為整個系統(tǒng)的控制核心。由于采用了功能強大的MSP430單片機，本系統(tǒng)設(shè)計的硬件電路與以往有較大差異。MSP430 F135有著豐富的外圍模塊，因此比擬容易地實現(xiàn)了心電信號的采集、處理、存儲、打印以及發(fā)送，從而使整個硬件電路得到極簡化。參考文獻1.Tea*s Instrument， Inc.， MSP430 F135 Users Manual，20012.Tea*s Instrument， Inc.，MSP430 F13*/14* Datas Manual，2001 3.Tea*s I

33、nstrument， Inc.，MSP430 WINODWS WORKBENCH 接口指南，20014.AT29LV1024A，Atmel Corporation，20015.素芬、剛，傳輸心電信號的數(shù)字脈寬調(diào)制法，電子測量與儀器學(xué)報2002年增刊，145714606.Topway，Inc.，LMS0192A液晶模塊使用指南，20027.蔡建新,唯真編著，生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)，大學(xué) 19978.王保華主編，生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)，高等教育，19989. 涵芳、徐愛卿，單片機原理及應(yīng)用，航空航天大學(xué)，1988.10.生物醫(yī)學(xué)工程手冊 (美)J.克蘭(Kline,Jacob)編著徐振耀等譯，*科技翻譯出版，19

34、93基于單片機的心電血壓監(jiān)測儀USB接口設(shè)計日期：2007-01-08 職業(yè)技術(shù)學(xué)院電信學(xué)院柴繼紅引言家用心電血壓監(jiān)測系統(tǒng)由采集記錄設(shè)備和上位機電子病歷管理系統(tǒng)組成，因此，需要解決數(shù)據(jù)傳輸方式問題。傳統(tǒng)的通信接口采用簡單的RS-232串行UART ，這種方式速度慢且適用性差，而USB轉(zhuǎn)串口芯片的傳輸性能不能得到根本改善。USB總線接口則具有速度快、易于擴展、支持熱插拔、使用靈活方便等優(yōu)勢，尤其適用于家用設(shè)備與計算機的通信連接。本文重點討論USB通信協(xié)議及其接口芯片的控制方法，針對臨床需求，設(shè)計實現(xiàn)了具有心電、血壓智能監(jiān)測和USB高速數(shù)據(jù)傳輸功能的小型化設(shè)備，提供心電、血壓數(shù)據(jù)電子病歷查詢、打印

35、和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ?，對于提高家庭安康保健水平具有很重要的意義。監(jiān)測儀的USB接口電路設(shè)計系統(tǒng)主控制芯片采用32位高性能嵌入式ARM微處理器S3C44B0*，USB專用控制芯片選用USBN9603。USBN9603置7個FIFO端口，包括1個雙向的控制端口，3個發(fā)送端口和3個接收端口，各有64字節(jié)。 USB控制器與S3C44B0*的接口電路如圖1所示。將USB控制器設(shè)計為Bank2，即將nGCS2存儲體選擇線作為USBN9603的片選線，則該芯片的片選地址為0*4000000。本文采用并行數(shù)據(jù)接口，兩個芯片的低8位數(shù)據(jù)線D0D7相連接，并行傳輸通信數(shù)據(jù)。將MODE0和MODE1引腳都接地，配置US

36、BN9603為非復(fù)用方式，由于此工作模式需要地址線A0作為存取USBN9603片存放器DATA_IN、DATA_OUT和ADDR存放器的選擇線，需連接32位地址總線中的A18到USB控制器的A0。對USBN9603進展讀寫操作時，分為兩個總線周期：首先，將地址線A0置高，即設(shè)置總線地址為0*4040000，將待訪問存放器的地址從數(shù)據(jù)線D0:7寫入，這樣，就在第一個總線周期將地址送到芯片；然后，在第二個周期，將A0置低，即設(shè)置總線地址為0*4000000，讀寫D0:7即可實現(xiàn)對存放器的讀寫操作。整個USB通信過程主要是處理包括接收、發(fā)送數(shù)據(jù)等各種中斷事件，將USBN9603的INT引腳連接到S3

37、C44B0*的外部中斷EINT0引腳，設(shè)置USB中斷為向量中斷請求模式。由于未使用DMA方式，需將DACK置高，DMA請求線DRQ懸空。USB電纜有4條導(dǎo)線，D+和D-是USB差分信號線，另外兩個分別是5V電源線和地線。USBN9603支持低速和全速的USB通信，在D+信號線上連接1.5K上拉電阻，使其工作在全速模式。監(jiān)測儀的USB接口固件實現(xiàn) USB通信過程的操作是從主機開場的，按照約定的時序先發(fā)出一個令牌包，包含操作類型、方向、外設(shè)地址及端點號等信息，然后向令牌中指定數(shù)據(jù)發(fā)送者發(fā)出一個數(shù)據(jù)包或者指出沒有數(shù)據(jù)傳輸。而USB外設(shè)要以一個確認(rèn)包作出響應(yīng)，表示傳輸成功。本文采用主從式USB通信構(gòu)造

38、，上位機通過發(fā)送各種事先約定好的協(xié)議命令，來實現(xiàn)對心電、血壓數(shù)據(jù)的采集及對系統(tǒng)設(shè)備的初始化設(shè)置，主要包括以下幾種數(shù)據(jù)：心電數(shù)據(jù)以段為單位，每段包括32KB心電數(shù)據(jù)及6B的采集時間信息，每次傳輸假設(shè)干段，數(shù)據(jù)量大，對傳輸可靠性要求也高；血壓數(shù)據(jù)包括舒壓和收縮壓及其采集時間，共10B，由于血壓監(jiān)測比擬頻繁，每次會傳輸一段時間的血壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量也比擬大；下載升級版的固件等文件信息。這3種數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流量都比擬大，而且可靠性要求都較高，3種數(shù)據(jù)均選用塊傳輸通道類型，另外,每個USB傳輸都必有控制傳輸通道。因此,需要使用3個通道,即控制通道、BulkIN通道和BulkOUT通道。 USB固件數(shù)據(jù)構(gòu)造本

39、文涉及USB設(shè)備配置枚舉階段上位機在控制傳輸中要求設(shè)備傳輸?shù)?類描述符，按照層次依次為：設(shè)備描述符、配置描述符、接口描述符和端點描述符。其中，較高階描述符會通知主機任何其它低階的描述符信息。設(shè)備描述符是在設(shè)備連接時主機第一個讀取的描述符，每個設(shè)備只能有一個設(shè)備描述符，包含整個設(shè)備的信息以及設(shè)備支持的配置，共18個字段。每個USB設(shè)備有一個或多個配置描述符，包含設(shè)備的電源管理以及設(shè)備配置所支持的接口，當(dāng)設(shè)備收到獲取配置描述符的要求后，傳送該配置描述符及其所有接口、端點和其它附屬描述符給主機，本文設(shè)置一個配置，其描述符共8個字段。接口包含一組端點，本文設(shè)置一個接口，其描述符有9個字段，為上位機提供

40、了設(shè)備使用端點的數(shù)目及其類型等信息。每個接口描述符有零個或多個端點描述符，包含主機與端點通信所需的信息，端點0作為控制端點來通信，端點1和端點2分別為塊傳輸模式，其描述符包含了端點號、傳輸方向、端點傳輸類型、數(shù)據(jù)包最大傳輸字節(jié)等信息。USB固件通信流程 USB固件框架流程如圖2所示，在進入通信模塊后，固件首先調(diào)用初始化例程，配置USB接口設(shè)備，并使其進入操作狀態(tài)，然后啟用中斷，USB通信的主要功能是在中斷效勞中實現(xiàn)的，主程序只是在循環(huán)等待是否有退出的按鍵，當(dāng)檢測到中斷信號時，就會進入中斷效勞子程序，根據(jù)存放器MAEV的值，判斷中斷類型，并進入相應(yīng)的處理過程。圖2 USB固件框架設(shè)備的USB通信

41、主要實現(xiàn)心電和血壓數(shù)據(jù)的Bulk傳輸功能。在USB總線收發(fā)數(shù)據(jù)的通信協(xié)議根底上，監(jiān)測儀還有特定的應(yīng)用層通信協(xié)議。固件接收到用戶通信命令后，解析控制命令并執(zhí)行相應(yīng)的例程。如傳輸心電和血壓數(shù)據(jù)命令0*10，固件接收0*10命令碼后，從命令參數(shù)中獲取待傳輸數(shù)據(jù)長度、心電或血壓的選擇傳輸標(biāo)志及其記錄號等信息，根據(jù)記錄號調(diào)用GetRecordData()，從Flash存儲區(qū)中查找數(shù)據(jù)并存入BulkState的發(fā)送緩沖區(qū)，如果傳輸心電數(shù)據(jù)則還需通過Gettime()獲得該段心電數(shù)據(jù)的采集時間。所有待發(fā)送數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒后開場傳輸，由于Bulk傳輸?shù)淖畲缶彌_區(qū)為64B，首先發(fā)送64B數(shù)據(jù)，然后在T*_EV例程中

42、判斷上位機是否接收成功，假設(shè)成功則傳輸下一批塊輸入事務(wù)，否則需要重發(fā)，循環(huán)重復(fù)上述過程直到數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。USB固件各模塊例程初始化 USB接口的初始化例程，包括USBN9603芯片的初始化操作和用戶變量的初始化，之后開場設(shè)備枚舉操作。在初始化階段，固件需要嚴(yán)格按照順序?qū)SBN9603的存放器進展操作。 USB設(shè)備枚舉過程將系統(tǒng)的USB連接線接入一個USB連接端口(集線器或主機根集線器)，設(shè)備處于開機狀態(tài)；在USB的D+和D-數(shù)據(jù)線和所接入的集線器端口或主機的根集線器之間有兩個15K的上拉電阻。此時，上拉電阻會使數(shù)據(jù)信號線上的電平上升，通知集線器有新設(shè)備接入；然后，集線器使用中斷通道，報告給主

43、機所發(fā)生的事件，確實有新設(shè)備接入時，主機向連接設(shè)備的集線器發(fā)送Set_Port_Feature要求，使集線器向端口發(fā)送USB硬件復(fù)位命令并持續(xù)10ms，然后識別設(shè)備的速度。此時，設(shè)備已經(jīng)完成了初始化操作，在主機證明設(shè)備已經(jīng)離開重置狀態(tài)時，開場在端點0的默認(rèn)通道上進展USB控制傳輸，進入枚舉階段。塊傳輸標(biāo)準(zhǔn)例程固件的發(fā)送例程通過端點1實現(xiàn)到主機的塊傳輸功能，其流程如圖3所示。以上傳心電數(shù)據(jù)為例，固件通過端點0接收主機的上傳心電數(shù)據(jù)要求后，將待傳送的數(shù)據(jù)存入writePtr緩沖區(qū)，同時，把待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)、大小等信息存入bulkState。圖3 塊傳輸發(fā)送模塊例程固件的接收例程通過端點2從主機接收數(shù)據(jù)

44、，主機先發(fā)送一個OUT信令到端點2，SIE從收發(fā)器自動接收數(shù)據(jù)并存儲到FIFO2，F(xiàn)IFO2會自動更新接收控制存放器R*C的狀態(tài)，數(shù)據(jù)接收的硬件操作完成后，USBN9603會把一個接收中斷傳送到S3C44B0*處理器，固件執(zhí)行接收中斷效勞例程。USB通信協(xié)議的主機端實現(xiàn) WDM驅(qū)動程序包括設(shè)備功能驅(qū)動程序和總線驅(qū)動程序。其中，總線驅(qū)動程序由Windows提供，本文主機端軟件包括以下3個層次：用戶模式下的應(yīng)用程序、實現(xiàn)USB通信的Win32API動態(tài)連接庫以及核心模式下的WDM設(shè)備功能驅(qū)動程序。動態(tài)連接庫封裝了訪問核心模式驅(qū)動程序的函數(shù)，并為用戶應(yīng)用程序提供了訪問接口，用戶應(yīng)用程序只需調(diào)用即可實

45、現(xiàn)特定數(shù)據(jù)的傳輸，而主機端軟件設(shè)計的核心就是如何開發(fā)WDM設(shè)備功能驅(qū)動程序。在Windows2000平臺安裝Windows2000 DDK，使用Visual C+6.0作為開發(fā)工具，同時借助DriverWorks工具包和核代碼調(diào)試工具模塊SoftICE，以及USB總線監(jiān)測工具Bus Hound進展WDM驅(qū)動程序的開發(fā)。根據(jù)DriverWizard向?qū)崾?，選擇設(shè)備類型為USB ；選擇I/O請求包IRP的處理方式為IRP排隊方式；創(chuàng)立設(shè)備接口為128位的全局唯一標(biāo)識符(GUID)標(biāo)識，使得在使用CreateFile()函數(shù)翻開設(shè)備時，WDM能通過GUID識別和訪問設(shè)備的驅(qū)動程序；配置控制、Bul

46、kIN和BulkOUT這3個端點分別傳輸命令和數(shù)據(jù)。配置3個IOCTL控制命令：MYUSB_IOCTL_ MAND是主機發(fā)送通信命令的控制命令，其IoctlCode為0*812；MYUSB_IOCTL_ BULK_READ和MYUSB_IOCTL_BULK_ WRITE分別發(fā)送Bulk數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖x寫命令，其IoctlCode分別為0*814和0*815。所有設(shè)置完成后，生成.inf安裝信息文件。在這些框架下，根據(jù)應(yīng)用需求，即可編寫與設(shè)備固件通信的主機設(shè)備驅(qū)動程序。當(dāng)主機要求以Bulk方式讀寫并傳送心電或血壓數(shù)據(jù)時，會給出IOCTL_CODE為MYUSB_IOCTL_ BULK_READ的IOC

47、TL IRP，處理例程為BulkReadWrite()。通過傳遞不同參數(shù)分別實現(xiàn)BULK方式的數(shù)據(jù)讀寫功能，首先需要從應(yīng)用程序獲得IRP傳遞的通道號、輸入輸出緩沖區(qū)及其大小等參數(shù)，調(diào)用FindPipe()得到IRP要求的通道實例，在該通道上構(gòu)造URB、調(diào)用SubmitUrb()發(fā)送URB，實現(xiàn)與底層USB類驅(qū)動程序的通信，完成Bulk數(shù)據(jù)傳輸功能。結(jié)語本文充分利用USB傳輸速度快、準(zhǔn)確性好、使用方便等特點，將USB接口應(yīng)用于家用心電、血壓監(jiān)測儀，完成ARM核MCU與USB控制芯片接口的軟硬件設(shè)計，通過心電圖的傳輸實驗，說明該系統(tǒng)具有高可靠性和準(zhǔn)確性。參考文獻：1 蕭世文.USB2.0硬件設(shè)計.

48、清華大學(xué)，2002：671052 王文藝.高速串行總線在DSP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究.大學(xué)碩士論文.2002:9213National pany. USBN9603(Universal Serial Bus) Full Speed Function Controller.National Semiconductors4 武安河，周莉莉.Windows設(shè)備驅(qū)動程序(V*D與WDM)開發(fā)實務(wù).電子工業(yè)，2001:120177基于TMS320LF2407ADSP的心電監(jiān)護系統(tǒng)研究2006-10隨著社會的開展和人們生活水平的提高，人們對安康的重視程度日益增加，但是伴隨著生活水平的提高心血管疾病的發(fā)

49、病率不斷攀升。特別是近年來隨著社會老齡化的加劇，心血管疾病成了威脅人類生命的主要疾病，心臟病成了世界上死亡率最高的疾病。鑒于心血管疾病患者日益增多的嚴(yán)峻形勢，提高預(yù)防和監(jiān)測該疾病的手段勢在必行。而心電信號檢測是發(fā)現(xiàn)心臟病的最直接手段，但目前醫(yī)院用的心電監(jiān)護儀幾乎全部是進口的，價格昂貴，維護費用高，加重了醫(yī)院和患者的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)；因此設(shè)計一種便攜、經(jīng)濟的心電監(jiān)護設(shè)備具有重要意義。本文設(shè)計了一種基于TI公司TMS320LF2407A DSP的心電監(jiān)護系統(tǒng)，此系統(tǒng)體積小、本錢低、實用性強。TMS320LF2407A DSP介紹心電監(jiān)護系統(tǒng)很重要的一局部就是對心電信號進展處理，因此選一款適宜的信號處理器十

50、分重要。當(dāng)前最成功的DSP芯片當(dāng)數(shù)美國TI公司的系列產(chǎn)品，其主推的三大DSP平臺TMS320C2000、TMS320C5000、TMS320C6000已經(jīng)成為當(dāng)今世界上最有影響力的DSP芯片。本系統(tǒng)采用TMS320LF2407A為信號處理器和核心控制器。TMS320LF2407A是TI公司推出的新型高性能16位定點數(shù)字信號處理器，是TMS320C2000系列的新成員。它專門為數(shù)字控制設(shè)計，集DSP的高速信號處理能力及適用于控制的優(yōu)化外圍電路于一體，是真正的單芯片控制器，在數(shù)字控制系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。TMS320LF2407A DSP具備以下一些特點：(1)采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，使得供電

51、電壓降為3.3V，降低了控制器的功耗; 40MIPS的執(zhí)行速度使得指令周期縮短到25ns，從而提高了控制器的實時控制能力。(2)基于TMS320C2* DSP的CPU核，保證了TMS320LF2407A DSP代碼和TMS320系列DSP代碼兼容。(3)片有高達32KB的FLASH程序存儲器，高達1.5KB的數(shù)據(jù)/程序RAM ，544字雙口RAM(DARAM)和2KB的單口RAM(SARAM) 。(4)兩個事件管理器模塊EVA和EVB，每個包括兩個16位通用定時器和8個16位的脈寬調(diào)制(PWM)通道。(5)可擴展的外部存儲器總共192K字空間：64K字程序存儲器空間，4K字?jǐn)?shù)據(jù)存儲器空間和64

52、K字I/0尋址空間。(6)看門狗定時器模塊(WDT)。(7) 10位A/D轉(zhuǎn)換器最小轉(zhuǎn)換時間為500ns，可選擇由兩個事件管理器來觸發(fā)兩個8通道輸入A/D轉(zhuǎn)換器或一個16通道輸入的A/D轉(zhuǎn)換器。(8)控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)2.0B模塊。(9)串行通信接口(SCI)模塊。(10) 16位串行外設(shè)(SPI)接口模塊。(11)基于鎖相環(huán)的時鐘發(fā)生器。(12)高達40個可單獨編程或復(fù)用的通用輸入/輸出引腳(GPIO)。(13)5個外部中斷(兩個電極驅(qū)動保護、復(fù)位和兩個可屏蔽中斷)。(14)電源管理包括3種低功耗模式，能獨立地將外設(shè)器件轉(zhuǎn)入低功耗模式。(15)具有加密功能，密鑰長度64位。系統(tǒng)硬件構(gòu)造

53、系統(tǒng)的總體構(gòu)造如圖1所示，整個系統(tǒng)可分為心電信號采集局部和信號處理局部。信號處理局部以TMS320LF2407A為處理器，擴展了外部存儲器、液晶顯示、按鍵和串行通訊接口等。圖1 系統(tǒng)總體硬件構(gòu)造圖(略)電源是系統(tǒng)工作的首要條件，本系統(tǒng)采用5V和3.3V兩種電壓，系統(tǒng)輸入電源電壓為5V直流，因此需要轉(zhuǎn)換，本系統(tǒng)采用AMS1117-3.3進展5V3.3V電壓轉(zhuǎn)換，發(fā)光二極管D3為電源指示燈。電源的電路如圖2所示：圖2 電源電路(略)心電圖ECG采集電路通過傳感器采集心電信號然后把采集的模擬信號送到TMS320LF2407A部集成的10位A/D輸入端進展A/D轉(zhuǎn)換，采用由兩個事件管理器來觸發(fā)一個16

54、通道輸入的A/D轉(zhuǎn)換器的方式來提高轉(zhuǎn)換精度以準(zhǔn)確采集微弱的心電信號。TMS320LF2407A部集成了1.5K RAM和32K FLASH，32K FLASH容量已根本夠用，而部的RAM存儲空間太小，為保存大量的采樣數(shù)據(jù)、運算的中間結(jié)果和提高系統(tǒng)的運行速度，系統(tǒng)增加了外部數(shù)據(jù)存儲器RAM和外部程序存儲器RAM，分別用TMS320LF2407A的PS和DS信號進展片選。本系統(tǒng)采用的RAM存儲器是兩片 IS61LV6416-10T，它的存儲容量為64K 16位。數(shù)據(jù)存取時間為10ns，能滿足高速運行的需要，工作電壓為3.3V，與DSP工作電壓一致，無需電平轉(zhuǎn)換電路。液晶顯示模塊用來顯示心電圖，使用

55、戶在沒有PC機的情況下也可以直觀地觀察到心電圖。心電圖也可以通過串口和PC機相連由PC機顯示。在不用來顯示心電圖時，液晶可以顯示系統(tǒng)狀態(tài)和其他信息。此液晶模塊含SED1335控制器，分辨率為128 128，該模塊特點是功耗低、抗干擾能力強，模塊上集成了液晶顯示控制器、驅(qū)動器、RAM,ROM和LCD顯示器，使用時只需向模塊送入相應(yīng)的命令和數(shù)據(jù)即可顯示所需信息。與DSP接口簡單，使用方便靈活。 TMS320LF2407A是3.3V供電，液晶模塊是5V電源供電，所以它們之間要通過電平轉(zhuǎn)換電路連接，本系統(tǒng)采用SN74LV16345A來實現(xiàn)電平匹配。TMS320LF2407A與液晶模塊的接口如圖3 所示

56、。圖3 TMS320LF2407A與液晶模塊的連接(略)TMS320LF2407A集成了一個全雙工異步串口，可以實現(xiàn)心電模塊和PC機或者其他設(shè)備的通信。但是RS232電平和TTL電平不兼容，我們使用了一片電平轉(zhuǎn)換芯片MA*232，它采用+5V單電源供電，電路簡單，使用方便。為了方便設(shè)置，系統(tǒng)還增加了按鍵模塊，用戶可以通過按鍵來控制系統(tǒng)的一些功能，如啟動和停頓等。軟件設(shè)計了解和分析心電的特征是研究心電信號檢測的根底，針對心電在不同頻段的特征，設(shè)計相應(yīng)頻段的檢測算法，這是軟件設(shè)計的重要任務(wù)。心電圖是由一系列的波組所構(gòu)成，每個波組代表著每一個心動周期。一個波組包括P波、QRS波群、T涉及U波，研究說

57、明心電主要的波段在QRS波，R波以及P波段。心率變異性HVR分析目前在臨床研究中受到了普遍的重視，是分析心電異常的主要方法。心率變異性分析的對象是心電波形的RR間期，系統(tǒng)在對數(shù)據(jù)采樣時，就對波形的R波進展定位，找到R波位置，并計算出相鄰R波的間隔RR間期，然后存儲。系統(tǒng)軟件的任務(wù)就是把采集到的心電信號進展濾波，然后進展心率變異性分析，計算出RR間期，最后把最終的心電圖顯示在液晶屏幕上。軟件的流程如圖4所示。圖4 軟件流程圖(略)所有程序調(diào)試完畢后，用仿真器的FLASH燒寫程序通過JTAG口將目標(biāo)代碼下載到TMS320LF2407A的FLASH中去，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的獨立運行。完畢語本文設(shè)計了一種以

58、TMS320LF2407A DSP為信號處理器的心電監(jiān)護系統(tǒng)，該系統(tǒng)把心電信號的采集、分析和顯示集成于一體,而且系統(tǒng)體積小、本錢低、便于攜帶、實用性強。光電式脈搏傳感器的原理日期：2007-01-26 戴君偉,王博亮1 引言人體心室周期性的收縮和舒導(dǎo)致主動脈的收縮和舒，使血流壓力以波的形式從主動脈根部開場沿著整個動脈系統(tǒng)傳播，這種波稱為脈搏波。脈搏波所呈現(xiàn)出的形態(tài)、強度、速率和節(jié)律等方面的綜合信息，很大程度上反映出人體心血管系統(tǒng)中許多生理病理的血流特征。傳統(tǒng)的脈搏測量采用脈診方式，中醫(yī)脈象診斷技術(shù)就是脈搏測量在中醫(yī)上卓有成效的應(yīng)用，但是受人為的影響因素較大，測量精度不高。無創(chuàng)測量noninva

59、sive measurements又稱非侵入式測量或間接測量，其重要特征是測量的探測局部不侵入機體，不造成機體創(chuàng)傷，通常在體外，尤其是在體表間接測量人體的生理和生化參數(shù)1。生物醫(yī)學(xué)傳感器是獲取生物信息并將其轉(zhuǎn)換成易于測量和處理信號的一個關(guān)鍵器件。光電式脈搏傳感器是根據(jù)光電容積法制成的脈搏傳感器，通過對手指末端透光度的監(jiān)測，間接檢測出脈搏信號，光電式脈搏傳感器具有構(gòu)造簡單、無損傷、可重復(fù)好等優(yōu)點。本文討論的就是基于光電式脈搏傳感器的設(shè)計和具體實現(xiàn)。2 光電式脈搏傳感器的原理和構(gòu)造2.1 光電式脈搏傳感器的原理根據(jù)郎伯比爾lamberbeer定律，物質(zhì)在一定波長處的吸光度和他的濃度成正比，當(dāng)恒定波

60、長的光照射到人體組織上時，通過人體組織吸收、反射衰減后測量到的光強在一定程度上反映了被照射部位組織的構(gòu)造特征。脈搏主要由人體動脈舒和收縮產(chǎn)生的，在人體指尖，組織中的動脈成分含量高，而且指尖厚度相對其他人體組織而言比擬薄，透過手指后檢測到的光強相對較大，因此光電式脈搏傳感器的測量部位通常在人體指尖。手指組織可以分成皮膚、肌肉、骨骼等非血液組織和血液組織，其中非血液組織的光吸收量是恒定的，而在血液中，靜脈血的搏動相對于動脈血是十分微弱的，可以忽略，因此可以認(rèn)為光透過手指后的變化僅由動脈血的充盈而引起的，則在恒定波長的光源的照射下，通過檢測透過手指的光強可以間接測量到人體的脈搏信號。2.2 光電式脈