基于便攜式微電腦的多參數生理監護儀研制
前言
本文引用地址:http://www.104case.com/article/199847.htm多參數重量監護儀能為醫學臨床診斷提供重要的病人信息,可實時檢測人體的心電信號、心率、血氧飽和度、血壓、呼吸頻率和體溫等重要參數,實現對各參數的監督報警。信息存儲和傳輸,是一種監護病人的重要設備,但目前國內的監護儀一般功能單一,多為 CRT顯示,體積較大,移動不方便,存在著不足。
該便攜式微電腦參數生理監護儀,檢測參數多,設計緊湊,體積小巧,攜帶方便,既可用于病房,也可用于室外,可以定時、連續、長時間地檢測病人的重要生命特征參數,它在保障病人的生命安全方面具有重要的臨床使用價值。
工作原理
1. 系統工作原理
便攜式微電腦多參數生理監護儀的主機由兩個16位微控制器80C196組成。
系統通過信號檢測與預處理模塊將生物醫學信號轉換成電信號,并進行干擾抑制、信號濾波和放大等預處理。然后,通過數據提取與處理模塊進行采樣、量化,并對各參數進行計算分析,結果與設定閾值比較,進行監督報警,將結果數據實時存儲到RAM,并可實時傳送至PC機上,在PC機上可實時顯示各參數值。
2. 系統結構
系統原理框圖如圖1所示。該監護儀由兩個單片機組成雙CPU系統。
單片機1完成對體溫、心電波形、脈搏脈形的信號檢測、處理、數據存儲,并通過LCD顯示屏對各波形、參數進行定時顯示、報警。
單片機2承擔其中耗時較長的血壓測量及血氧飽和度的檢測,使之不影響整個系統的正常工作,同時還承擔對心率、呼吸頻率的測定。
兩個單片機間的信息交換通過1個8位的并行口進行,由2根I/O口實現通信控制。具體是用P1口,配合兩個高速輸入、輸出I/O口(HIS.0、 HSO.0),用作兩個單片機之間的數據傳送。這種雙機間的連續方式屬于松耦合的多處理機系統(參考文獻8),在硬件實現上較為簡單,只需在軟件編程時,為其通信方式設計必要的通信協議、數據傳輸方式等。
3.系統硬件設計
(1)系統采用EEPROM 28C64作為程序存儲器;采用一片非易失性靜態存儲器(NASRAM)作為數據存儲器。NASRAM具有靜態存儲器的優點,同時具有非易失性的特點。非易失性的特點是指存儲芯片在掉電的情況下,能夠正確無誤地保存所有數據,保存時間長達10年。采用芯片的非易失性的特點可以不用為此芯片提供掉電備用電源,即可實現掉電數據保護。
(2)液晶顯示模塊
為了對心電波形、脈搏波形及其它生理參數進行顯示,而且對波形顯示具有足夠的分辨率,為此系統采用圖形液晶顯示屏。為了減少儀器的體積,實現系統低成本,功耗小的要求,選用了特別適用于便攜式監護儀的單色LCD顯示屏。
該顯示屏為日立LMG70520XNGR液晶顯示屏,點陣數為640×200,點尺寸為0.22×0.30,其驅動電源為+5V和-20~-21V,耗電僅8mW,能滿足本系統的要求。
為控制該顯示屏的顯示,我們選取了適用于該顯示屏的顯示控制器SED1330。該芯片是用于計算機的指令與數據,并產生相應的時序及數據控制液晶顯示屏的顯示。該控制器自帶RAM,自行管理顯示緩沖區,與CPU之間通過8位數據并行傳輸,與顯示屏之間是4位數據并行傳輸。
(3)鍵盤輸入模塊
系統設計的功能鍵采用中斷方式輸入。當有任一功能鍵按下時,產生鍵盤中斷,CPU執行中斷程序,讀取鍵碼,執行相應操作;沒有鍵按下時,不占用CPU的運行時間,提高了CPU的運行效率。
鍵盤采用兩片74LS373構成矩陣軟件編碼鍵盤,鍵盤部分直接掛在單片機1的總線上。不占用單片機I/O口線,也不必為此擴展系統I/O口,可減少系統消耗功率。
通過為鍵盤分配相應的I/O地址,可采用讀寫該地址的方式獲得鍵碼。硬件實現簡單,軟件編程方便。
(4)電源系統
基于低功耗和便于攜帶使用的考慮,系統采用電池供電及外接AC-DC變換器件供電的方式。設計采用三節1.5V電池供電。該電壓通過穩壓器件提供+5V的電壓給系統工作。同時采用DC-DC電壓變換器+5V的電壓變換至-18~-24V電壓,以提供給LCD顯示屏工作。
選擇電池作為電源是基于如下考慮:具有高輸出能力、小型結構、標準尺寸和低價格。
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