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便携式微电脑多参数生理监护仪的研制

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:介绍一种便携式微电脑多参数重理监护仪的工作原理、系统构成及软、硬件设计。该系统由二个Intel-196单片机构成双CPU系统,完成数据的采集、处理、显示,对病人进行实时监控,并可采用串行通信的方式将数据送给PC机,对数据进行进一步的分析处理。

    关键词:便携式 多参数 生理监护

前言

多参数重量监护仪能为医学临床诊断提供重要的病人信息,可实时检测人体的心电信号、心率、血氧饱和度、血压、呼吸频率和体温等重要参数,实现对各参数的监督报警。信息存储和传输,是一种监护病人的重要设备,但目前国内的监护仪一般功能单一,多为CRT显示,体积较大,移动不方便,存在着不足。

该便携式微电脑参数生理监护仪,检测参数多,设计紧凑,体积小巧,携带方便,既可用于病房,也可用于室外,可以定时、连续、长时间地检测病人的重要生命特征参数,它在保障病人的生命安全方面具有重要的临床使用价值。

工作原理

1.系统工作原理

便携式微电脑多参数生理监护仪的主机由两个16位微控制器80C196组成。

系统通过信号检测与预处理模块将生物医学信号转换成电信号,并进行干扰抑制、信号滤波和放大等预处理。然后,通过数据提取与处理模块进行采样、量化,并对各参数进行计算分析,结果与设定阈值比较,进行监督报警,将结果数据实时存储到RAM,并可实时传送至PC机上,在PC机上可实时显示各参数值。

2.系统结构

系统原理框图如图1所示。该监护仪由两个单片机组成双CPU系统。
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    单片机1完成对体温、心电波形、脉搏脉形的信号检测、处理、数据存储,并通过LCD显示屏对各波形、参数进行定时显示、报警。

单片机2承担其中耗时较长的血压测量及血氧饱和度的检测,使之不影响整个系统的正常工作,同时还承担对心率、呼吸频率的测定。

两个单片机间的信息交换通过1个8位的并行口进行,由2根I/O口实现通信控制。具体是用P1口,配合两个高速输入、输出I/O口(HIS.0、HSO.0),用作两个单片机之间的数据传送。这种双机间的连续方式属于松耦合的多处理机系统(参考文献8),在硬件实现上较为简单,只需在软件编程时,为其通信方式设计必要的通信协议、数据传输方式等。

3.系统硬件设计

(1)系统采用EEPROM 28C64作为程序存储器;采用一片非易失性静态存储器(NASRAM)作为数据存储器。NASRAM具有静态存储器的优点,同时具有非易失性的特点。非易失性的特点是指存储芯片在掉电的情况下,能够正确无误地保存所有数据,保存时间长达10年。采用芯片的非易失性的特点可以不用为此芯片提供掉电备用电源,即可实现掉电数据保护。

(2)液晶显示模块

为了对心电波形、脉搏波形及其它生理参数进行显示,而且对波形显示具有足够的分辨率,为此系统采用图形液晶显示屏。为了减少仪器的体积,实现系统低成本,功耗小的要求,选用了特别适用于便携式监护仪的单色LCD显示屏。

该显示屏为日立LMG70520XNGR液晶显示屏,点阵数为640×200,点尺寸为0.22×0.30,其驱动电源为+5V和-20~-21V,耗电仅8mW,能满足本系统的要求。

为控制该显示屏的显示,我们选取了适用于该显示屏的显示控制器SED1330。该芯片是用于计算机的指令与数据,并产生相应的时序及数据控制液晶显示屏的显示。该控制器自带RAM,自行管理显示缓冲区,与CPU之间通过8位数据并行传输,与显示屏之间是4位数据并行传输。

(3)键盘输入模块

系统设计的功能键采用中断方式输入。当有任一功能键按下时,产生键盘中断,CPU执行中断程序,读取键码,执行相应操作;没有键按下时,不占用CPU的运行时间,提高了CPU的运行效率。

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