1.2 LabVIEW软件系统
LabVIEW是NI公司推出的专业测试软件开发平台,其特点是图形化编程环境,软件设计和功能设计相互独立,网络功能强大,支持多种常用网络协议,开放性强等。LabVIEW软件是图形化编程环境的引领者,使用该软件进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统,可大大提高丁作效率。
1.2.1 串口通信
虚拟仪器软件结构体系VISA (Virtual Instrument Software Architecture)实质上是I/O接口软件库及其规范的总称,是VXIplug&play体系联盟统一采用的标准。VISA是在LabVIEW开发平台上控制VXI、GPIB、RS232、PXI、PCI以及其他种类仪器的单接口程序库,是对其他总线驱动函数进行的一个统一封装的高级API,通过VISA可直接访问测试硬件设备。
LabVIEW中用于串口通信的节点实际上是VISA节点,VISA节点单独组成一个子选板,包括8个节点,位于函数选板→“数据通信”→“协议”→“串口”子选板中,实现串口的配置、读写、串口中断、设置I/O缓冲区大小、清空I/O缓冲区等操作。但需注意的是在使用串口前,应安装VISA驱动软件。
1.2.2 心电波形的显示和存储
波形显示是指将接收到的心电数据绘制连续波形,以供专家分析。LabVlEW中基本的图形显示控件都位于Controls→ALL Controls→Gra-ph子模板上。Graph和Chart是LabVIEW图形显示功能中的2种最基本元素。这2个元素都可称为“图”,但是在LabVIEW中它们却有很大差别。一般来说,Chaa称为“记录图”,它是将数据在坐标系中实时、逐点(或一次多个点)显示,反映被测物理量的变化趋势,与传统的模拟示波器、波形记录仪的显示方式相仿。Graph则是对已采集数据进行事后处理,在先得到所有需要显示的数据,然后根据实际要求将这些数据组织成所需的图形。并一次性显示阁。因此本系统选用Chart实时显示,Graph波形回放。
采用信号的时间和瞬态特性测量Express VI测量信号的周期和频率。使用写入测量文件可将数据存放在文本文件中,需要回放时,使用读取测量文件回放数据。这样可实现心电信号的实时显示、存储、回放、打印等功能,还可进一步建立数据库。测试界面如图4所示。
1.2.3 心率计算及报警
LabVlEW具有较为强大的信号处理能力,由于心率测量反映心率的快慢,因此实时准确的心率检测在病人监控、临床治疗等方面具有广泛应用。
本系统首先将心电信号转换为同周期的方波信号,通过求解方波信号的周期获得心电信号的周期。即利用LabVIEW提供的数组功能模块检索心电信号中相邻2个采样点的数据,将其相减后乘以采样频率,这样就转换成导数值构成的数组。设置阈值并与数组内导数相比较;若大于阈值则输出高电平;反之,则输出低电平,从而得到一系列方波,这样就可测出R波,2个相邻R波间的时间为心率周期,再将其转换为每分钟的心跳数。通常人的心率在50~150次/min,因此,可设置心率的上下限,当心率超过该范围时,指示灯点亮,表示病人有生命危险。