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基于MSP430设计的微型家用心电图机
来源:本站整理  作者:佚名  2010-04-08 18:55:52



4、心电波形显示:心电波形是一系列的曲线,在液晶上要显示这些曲线需要将相应的点阵显示,对于一条心电曲线,起始显示数据点在起始列只显示一点,从第二个数据点开始,要在下一列显示上一数据点到此次数据点之间的线段。具体方法可通过16进制的数据除以总页数8得到商和余,得到的商为此数据点所在的页,得到的余为此数据点所在页的行数。注意的是每一数据点应在相应的列,因为列地址每送一个数据自动加1,因而在每次从DDRAM中读取数据时一定要保证列位置的正确,否则会出现曲线的混乱。这样利用LMS-0192A液晶模块将心电波形打印或直接从液晶上读取信息,为诊断提供依据。

5、液晶初始化的程序如下(模块使用前,必须往引脚/RES 送/RES 信号,送/RES 信号后,模块可自动设定默认值。):
MOV DBUS, #0ABH ;内部晶振打开
MOV DBUS, #02FH ;置供电路控制,本模块典型值为02FH
MOV DBUS, #024H ;V5 电压调节内部电阻比值,可以根据用户调节
MOV DBUS, #081H ;电控设置,两语句配合使用
MOV DBUS, #018H ;预设对比度调节该值,可以调节LCD对比度
MOV DBUS, #0A2H ;置LCD偏压比,1/7 偏压
MOV DBUS, #0A0H ;ADC 选择,设置列正向输出
MOV DBUS, #0C0H ;COMMON 输出状态选择,设置扫描方向正常
;如果ADC=1,请选择反向
MOV DBUS, #0AFH ;显示开

(六)心电信号的电话传输--脉宽调制法

在家用心电图机中,设有脉宽调制电话传输这一功能。这里采用了脉宽调制的基本原理,并且根据实际需要提出了一种改进的脉宽调制方法,使脉宽调制和解调的硬件和软件方法简单,信号解调后失真小,可以实现快速的电话传输。其主要原理如图6所示。用户在家中或任何有电话的地方都可将存储在家用心电图机中的心电信号驱动扬声器经声音耦合后通过电话网络发送到医院。医院的接收系统经过放大、滤波,利用比较器产生脉冲波形,此波形进入单片机后通过程序计算出每一个脉冲所代表的采样值,此后单片机将获得的采样值利用串口通讯发送到计算机中,计算机经VC++程序处理再现心电波形。

1.发送部分
MSP430 F135将心电的12位A/D采样值存储在外部数据存储器中,当需要进行电话发送时从外部RAM中取出,并且取低10位用来控制定时器产生宽度随采样值变化的脉冲,这一脉冲就可认为是经过采样调制过的脉冲信号(图7,其中τ1为第一个采样值对应的脉冲宽度,T1为第一个采样值的脉冲周期,同理τ2为第二个采样值对应的脉冲宽度,T2为第二个采样值的脉冲周期),这样的脉冲驱动扬声器通过电话网络发送到医院。电话传输信号的频率范围为300-1300Hz,300Hz的采样值对应时间τ应为1.667ms=1667μs,对应定时器的定时值τ'=0682H,定时器TH0TL0=F97DH(定时器0加计数),1300Hz则对应定时器的定时值τ'=0180H,定时器TH0TL0=FE7FH(定时器0加计数)。因而所有采样值的定时值0180H<τ'<0682H,由于采样值可能为零,所以在采样值的基础上加上0200H(>0I80H)的基值,这样采用10位采样值,最大为03FFH,最小为0000H,加上基值后的0200h≤τ' ≤05FFH在τ'的允许范围之内,因而可以准确无失真的传输。


2.接收部分

微型家用心电图机配有接收系统,扬声器BEEP接收到信号之后由双运放TL062构成低通滤波器,截止频率f=1/2ΠC1R2=1300Hz,并且放大倍数为3.3×106/100×103=33,TL062的第二级构成比较器,使输入的信号经比较器后成为宽度变化的脉冲方波,每一个变化的脉冲宽度代表了一个接收到的心电信号采样值,此脉冲波进入单片机后通过计算恢复出心电采样值。

(七)菜单界面及键盘接口
在家用心电图机中,提供四个按键供用户操作,对应于液晶显示器上相关菜单。菜单包括:欢迎菜单、主菜单、次级菜单等三个层次,均由液晶显示提供。每一级菜单提供给用户简单的提示方便用户使用,因而用户只需在菜单的提示下按一键(有A、B、C、D四个键)便可完成所需要的操作。例如:主菜单显示如图9所示:

本机采用的是独立式按键,直接用I/O口线构成单个按键电路。每个按键单独占有一根I/O口线,且其工作状态不会影响其它I/O口线的工作状态。由于MSP430 F135的端口1、2均具有中断功能,所以可以采用了中断方式的独立式按键电路,电路连接如图10所示:

由于在使用过程当中,每个按键和液晶菜单相联系,从而要在单一按键上要实现不同的功能,所以简单的独立式按键电路还不能满足设计的需要,在这里就必须使用软按键轮询技术。软按键轮询技术是用于将菜单和按键组合在一起的用户界面新技术。该技术使得用户可以在单一的功能键上进行多种选择。也就是说,每个按键可以和一个命令菜单或参数菜单相联系,用户可以通过按合适的键(如光标键)来选择所需要的命令, 也就是说采用按键嵌套的方法来使同一按键实现不同的功能。

三、 小结

心电图机是诊断心脏病的重要仪器之一,目前市场上有多种心电图机,但是这些心电图机都不太适合在家庭中使用。微型家用心电图机正是面向广大用户而设计的。它体积较小,携带方便,便于出门在外使用。操作简单,功能齐全、价格便宜、功耗低,性价比高,适用于在广大家庭中推广应用,因而将为人们及时、随地的心脏监测和保健带来方便。

该微型家用单导心电图的突出特点就是功耗低,性能好。与其他心电图机的突出不同之处在于,本系统采用新型低功耗16位单片机--MSP430 F135来作为整个系统的控制核心。由于采用了功能强大的MSP430单片机,本系统设计的硬件电路与以往有较大差异。MSP430 F135有着丰富的外围模块,因此比较容易地实现了心电信号的采集、处理、存储、打印以及发送,从而使整个硬件电路得到极大地简化

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