基于MXT8051的便攜式脈搏&心電監測儀

　　引言

　　根據市場研究機構Databeans預測，至2011年醫療電子用半導體產值將超過40億美元，以家用市場成長速度最快，平均年成長率高達12%。輔助復健、治療裝置、監視/傳感器與遙測裝置等，成為家用電子醫療市場的大頭。本文提出的方案正是迎合了這一發展趨勢。本文提出的方案可以實現脈搏監測、簡易的三導鏈心電監測功能，使設備的體積減小，便于攜帶。設備基于MXT8051開發，具有低成本，低功耗的特點，適合家庭用戶使用。

　　總體方案

　　系統以高速高性能單片機MXT8051為核心，接收來自模擬前端的模擬信號。運用片上運放對模擬信號進行放大濾波，然后采用MXT8051片上AD進行模數轉化，將模擬信號轉化為數字信號以便單片機進一步處理。

　　系統發揮MXT8051單指令周期的高速特性，對AD轉換的結果進行數字信號處理——FIR濾波，以降低信號的噪聲。

　　系統還采用多線程技術，MXT8051同時完成鍵盤掃描、LED驅動、高清LCD屏的驅動、將數據上傳PC機等工作。系統結構如圖1所示。

　　系統的程序采用C語言編寫，基本工作過程：主程序完成系統初始化后，進入寫LCD和計算并顯示當前心率的循環狀態。寫LCD和計算心率分別有一個標志位來控制，當標志位置1時，往LCD寫一幀數據或計算一次心率，并將標志位清零。標志位由AD中斷函數來置位。主程序流程圖如圖2(a)所示。

　　AD中斷函數讀取采集到的信號數據。因為向LCD寫一幀數據的時間遠遠大于AD采樣的時間間隔，為了均勻濾波運算的工作量，將濾波運算也放到AD中斷函數中進行。經測量，兩次濾波運算之間的時間間隔為6.7ms，而進行一次濾波運算的時間為80ms，遠遠小于兩次濾波的時間間隔，不會影響中斷函數的運行效率。當采集到32個數據時，將LCD標志位置位，中斷結束后，由主程序實時顯示采集的數據波形。另外，脈沖的計數和計時也都在AD中斷程序中進行，當脈沖計數和計時達到預設要求時，心率計算標志位置位，中斷完成后由主程序計算當前心率，中斷函數流程圖如圖2(b)所示。

　　定時器中斷程序完成按鍵狀態讀取，當有按鍵按下時，則進行相應的切換。