壓電薄膜傳感器及其在心臟監測中的應用

　　圖4中，譯碼器用最高3位進行譯碼。它的輸出分別作為ROM、RAM、通道地址鎖存器、模/數轉換器、數/模轉換器、8255等片選信號。系統配置8K字節的EPROM監控程序，實現系統自檢、輸入/輸出驅動;提供擴展8K字節RAM的能力。8路開關輸入量通過光隔離器件后，直接連到P1口的8 位。8路開關輸出接口到8255P的B通道。8模擬輸入通道連接到模擬開關，用軟件控制切換，分時使用一片模/數轉換器。模擬輸出通道采用帶輸入數據緩沖器的數/模轉換芯片。系統直接使用8031片內的串行輸入、輸出功能作為全雙工的串行輸入、輸出口。數據的采樣是依據采樣定理，采樣定理可以描述為：只要采樣頻率大于模擬信號中最高頻率分量頻率的兩倍，則模擬信號中所包含的全部信息，也包含在它的采樣值中。根據這個定理我們可通過模/數轉換器，定時(滿足采樣頻率大于模擬信號最高頻率)對檢測波形進行采樣，得到的采樣數據(攜帶有檢測波形的全部信息)可保存在存儲器中，來實現波形的存儲和輸出。我們使用8位逐次逼近式A/D轉換器AD0804，采用差動雙端模擬輸入。AD0804的WR信號控制三態門，實現數據輸出線與系統數據線的連接。

　　2、信號處理控制部分

　　信號處理控制器，該控制器由8031單片機完成。壓電傳感器獲得通道一(心音)數據、心電電極獲得通道二(心電)數據后，通過模擬電路先對其放大，后對其模擬信號進行整形，轉化為脈沖形式(開關量)。利用8031單片機中的兩個定時器/計數器T0和T1分別工作于定時和計數方式，對心音心電波形整形后的脈沖進行計數，然后通過軟件計算脈搏心率每分鐘跳動次數，并根據軟件分析心電心音數據相關的量。
　　3、信號的輸出部分

　　信號的輸出部分包括接口電路和顯示。接口電路部分采用了可編程輸入輸出接口片子8255，通過它可直接將CPU總線接向外設。我們選用8255 的能輸入/輸出方式，完成微型記錄盒與PC機數據傳送。為了方便計算機正確地找到該接口電路，賦予8255接口特定的地址，通過口地址譯碼確定接口電路地址。譯碼電路如圖5所示。選擇采用數據查詢式傳送方式向外界傳送數據，其優點是當CPU與外部過程不同步時，也可以很好地解決CPU的時序和I/O端口的時序之間的配合問題，從而不同外設的狀態信息，可以使用同一端口，而使用不同的位就行。結果顯示部分由液晶顯示塊顯示。選用點陣式液晶顯示塊顯示心音和心電中心臟跳動次數及記錄儀的工作時間、狀態等。
四、心率計算程序

　　計算程序中，根據實際測量精度，選擇單片機定時器/計數器T0作為定時器，而定時器/計數器T1作為計數器，且都工作于16位計數器操作模式0 為定時器時，選取定時時間為5ms，另設定一計數器CR。根據公式：(216-X)×T1=T2計算出X值。其中T1為一個機器周期時間，T2為定時時間。首先設定模式控制字，接通T1計數器，當外部脈沖的第一個下降沿到時即TL1=1時，T0開始計數，當其溢出產生中斷時，CR開始計數，直到TL1= 4時，T0、T1停止計數，讀取寄存器值，計算最終結果。簡單的程序流程圖如圖6。
　　五、結果討論

　　利用高分子壓電材料聚偏氟乙稀研制成壓電薄膜傳感器應用于心音心電監測系統，能夠準確不失真的采集人體微弱的心音脈搏信號。該薄膜傳感器與心音心電整機之間結構、性能匹配，通過實驗，本心音心電監測系統可以初步監測人體的心音心電信號，該系統將應用于臨床試驗，預計不久將可能推廣應用。