心電模擬波形發(fā)生系統(tǒng)

0 引言

　　隨著現(xiàn)在社會的發(fā)展，人們也日益開始關(guān)注健康事業(yè)的發(fā)展，對醫(yī)學(xué)技術(shù)的要求也越來越高。現(xiàn)實中很多病例無法通過現(xiàn)實病例學(xué)習(xí)，更多的醫(yī)生培養(yǎng)只能通過模擬設(shè)備進行，心電波形模擬波形發(fā)生系統(tǒng)的設(shè)計就是其中一個例子。

　　心電模擬發(fā)生系統(tǒng)使用4種不同頻率的標準心電波形及用于測試的方波、鋸齒波、三角波和正弦波，通過算法擬合出病人的34種異常心電波形(包括成人和兒童的)，各周期波形可采用插入不同的延時子程序來實現(xiàn)。提取醫(yī)院病人的異常心電波形，通過擬合的方法可以模擬和轉(zhuǎn)換除顫后的正常波形，依據(jù)此方法設(shè)計出一個心電信號發(fā)生系統(tǒng)，系統(tǒng)可以采集、模擬任意導(dǎo)聯(lián)心電信號，并將結(jié)果存儲到心電數(shù)據(jù)庫供研究分析使用。最后設(shè)計出一種用微控制器和波形輸出以及鍵盤轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成的心電模擬波形發(fā)生器。

　　該系統(tǒng)是根據(jù)標準心電圖的有關(guān)原理，利用數(shù)字技術(shù)和軟件仿真相結(jié)合的原理研制而成的，嚴格按照醫(yī)學(xué)的相關(guān)規(guī)定，產(chǎn)生的模擬心電波形完全滿足醫(yī)學(xué)教學(xué)的目的，在各種病人異常心電圖的關(guān)鍵點處達到幾乎逼真的效果。當系統(tǒng)接收到高壓除顫信號以后，根據(jù)系統(tǒng)的預(yù)設(shè)置，將異常心電波形轉(zhuǎn)換成正常的心電波形，這就模擬了一次正常的高壓除顫過程。該系統(tǒng)可以用于醫(yī)療培訓(xùn)機構(gòu)，使學(xué)員快速掌握心電除顫的原理和方法，省去了很多不必要的麻煩，具有廣闊的市場前景。

1 系統(tǒng)設(shè)計

　　心電模擬波形系統(tǒng)主要以ARM9處理單元為核心，另外還有高壓除顫采集電路、D／A轉(zhuǎn)換模塊、波形輸出電路、鍵盤接口電路與監(jiān)護儀信號匹配以及應(yīng)用程序的設(shè)計等幾個部分。

　　ARM微處理器是一種高性能、低功耗的32位微處器，它被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。ARM9代表了ARM公司主流的處理器，已經(jīng)在手持電話、機頂盒、數(shù)碼像機、GPS、個人數(shù)字助理以及因特網(wǎng)設(shè)備等方面有了廣泛的應(yīng)用。

　　本系統(tǒng)采用的ARM9嵌入式開發(fā)平臺，主要利用ARM9豐富的I／O資源和快速處理的強大功能。ARM9處理器的主要結(jié)構(gòu)及其特點如下：

　　(1)32 b定點RISC處理器，改進型ARM／Thumb代碼交織，增強性乘法器設(shè)計。支持實時(real-TIme)調(diào)試。

　　(2)片內(nèi)指令和數(shù)據(jù)SRAM，而且指令和數(shù)據(jù)的存儲器容量可調(diào)。

　　(3)片內(nèi)指令和數(shù)據(jù)高速緩沖器(cache)容量從4 KB～1 MB。

　　(4)設(shè)置保護單元(protcction unit)，非常適合嵌入式應(yīng)用中對存儲器進行分段和保護。

　　(5)采用AMBA AHB總線接口，為外設(shè)提供統(tǒng)一的地址和數(shù)據(jù)總線。

　　(6)支持外部協(xié)處理器，指令和數(shù)據(jù)總線有簡單的握手信令支持。

　　(7)支持標準基本邏輯單元掃描測試方法學(xué)，而且支持BIST(built-in-self-test)。

　　(8)支持嵌入式跟蹤宏單元，支持實時跟蹤指令和數(shù)據(jù)。

　　新一代的ARM9處理器通過全新的設(shè)計，采用更多的晶體管，能夠達到高于ARM7處理器兩倍以上的處理能力。這種處理能力的提高是通過增加時鐘頻率和減少指令執(zhí)行周期實現(xiàn)的。