基于TMS320VC5402 的便携式心电监护仪的研制[J]

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图 #" 监护仪电路图 !"#$ #" 4-&5,# +"’+/"0
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第 " 期! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 刘晨光， 等. 基于 /01*"#23)’#" 的便携式心电监护仪的研制
储于这段心电数据的开头。当用 !"#$% 传送某 段心电信息时， 它的时间信息首先被医院中心站 接收读出。 另外， 在待机状态时， 监护仪通过液晶显示从 时钟芯片读出的时间。 液晶显示模块 ! 我们选用精电蓬远公司的 !&’("##" 图形点阵式液晶， 其分辨率为 $% & ’( 。 !&a,+-. 公 司 的 )/0()’( 。 驱 动 芯 片 内 有 $% & % 字 节 的 1123!， 每个字节控制一列共 ( 个象素点的状 态。由于这款液晶没有自带的字库， 因此所有数 字与字母的字库都需要我们自行设置。 这款液晶的特点是采用总线 (" / 控制。总线 是 )*+,+-. 推出的一种二线制串行总线。两条通 讯线分别为串行数据线 413 和串行时钟线 4/5， 使用时必须为每条通讯线加一个上拉电阻以保证 当总线空闲时为高电平。这两条线由 /)’#" 的 6)( 口模拟为通用 ( 7 & 口进行控制。使用 (" / 总 线在保证传输速度的同时， 有效节省了系统资源。 数字通讯模块 ! 本监护仪可以利用电话网 络， 通过 !"#$% 拨号将储存的心电数据传送给 医院的中心站。通常 !"#$% 由 24"*" 串行口 进行控制， 而 /)’#" 只能输出和接收 885 电平的 信号。因此为了在 /)’#" 和 !"#$% 之间实现双 向的电平和时序转换， 我们选择 !39*+++ : 来完 成此项功能。 !39*+++ : 集成了一 个 通 用 异 步 收发 器 （ ;328 ） 和 一 个 有 +) <= 静 电 保 护 的 24"*" 收发器。 !39*+++ : 采用 4)( 串行接口， 其内部的电荷泵使它通过 * = 电源就可以产生符 合 24"*" 电平标准的信号。 ;328 包括晶体振 荡器和可以软件设置的波特率发生器。我们将波 特率设置为 $ %## 。我们要同时使用 !39*+++ : 的 ;328 和 !39"*" 收发器， 因此将 ;328 的输 出管 脚 与 24"*" 收 发 器 的 输 入 管 脚 相 连， 将 ;328 的输入管脚与 24"*" 收发器的输出管脚 相连 （ 图 *） 。 ! ! 使用时， 将 !"#$% 与监护仪相连， 同时保证 中心站端的 !"#$% 和心电接收程序处于开启状 态， 则按下监护仪上的 !"#$% 传输键， 程序将自 动拨号连接， 开始传送心电数据。通过监护仪上 的按键可以选择传送不同段的心电数据。 ［ )］ ! ! 模拟通讯模块 ! 监护仪的另一种通讯方
［ ’， "］
& & 本监护仪的设计目标是患者可以带着它自由 走动， 能够自我监护， 实现真正的便携与易用； 具 有较强的数据处理能力， 保证心电检测的高准确 率； 能够便捷地与医院中心站进行通讯。这样的 监护仪， 将成为家庭、 社区护理的有力帮手。
。可供社区、 家庭使用的便携式心电监护
仪， 有着广泛的应用前景。 基于普通 ’* 位单片机的便携式心电监护仪， 能够实现心电信号的存储、 显示、 传输及简单的判 病报 警
基于 !"#!"# $%$%#" 的便携式心电监护仪的研制
刘晨光， 张永红， 白& 净， 胡& 鹏
（ 清华大学生物医学工程系， 北京 ’###(% ）
摘要： 目的 研制一种便携性好、 功能强大的心电监护仪。方法 以 !"# 芯片 $%"!"# &’$%#" 为核心， 设 计硬件系统及控制程序， 并嵌入心律失常检测算法。结果 该监护仪能够检测出 % 种心律失常， 存储 ) 段各 *% ( 字节的心电信号， 还能够为每段存储的心电信号标记采集时间， 并能将存储的心电数据以数字 和模拟两种方式传送给医院中心站； 其功耗低， 采用可充电锂离子电池， 可以进行连续监护。结论 该监 护仪达到设计要求， 实用性好。 关键词： 远程医疗； 心电图； 监护； 心电监护仪； 数字信号处理器 中图分类号： )!’( * *& & 文献标识码： +& & 文章编号： ’##" ,#(!) （ "##% ） #" ,#’!$ ,#$ !"#"$%&’"() %* + ,%-)+.$" /01 2%(3)%- 4+5"6 %( 728!"# 90$%#"+ -./ ’012,34523， 67+89 :;23, 0;23， <+. =>23， 7/ #123* "?5@1 %1A>@>21 B %1A>@5C D23>211E>23， "##% ， ’) （"） ： ’!$ , ’!&’()*+,)：-’./,)01/ $; A1F1C;? 5 ?;EG5HC1 D’9 I;2>G;E J>G0 G;? ?1EK;EI52@1* "/)234 $01 05EA, J5E1 LMLG1I 52A @;2GE;C ?E;3E5I J1E1 A1L>321A H5L>23 ;2 5 A>3>G5C L>325C ?E;@1LL;E $%"!"# &’$%#" * +2 5C3;E>G0I ;K 5EE0MG0I>5 A1G1@G>;2 J5L 1IH1AA1A* 5/(67) N;4E GM?1L ;K 5EE0MG0, I>5 @;4CA H1 A1G1@G1A* "1F12 L1@G>;2L ;K *% (,HMG1 D’9 A5G5 @;4CA H1 LG;E1A 52A G01 @;CC1@G>;2 G>I1 ;K 15@0 L13I12G J5L I5E(1A* $01 D’9 A5G5 E1@;EA1A @;4CA H1 L12G G; G01 0;L?>G5C F>5 1>G01E A>3>G5C ;E 525C;3 I1G0;A* O>G0 C;J ?;J1E @;2L4I?G>;2 52A E1@05E315HC1 -> . H5GG1EM，G0>L I;2>G;E @;4CA J;E( @;2G>24;4LCM* %38,76(038 $01 I;2>G;E I11GL G01 A1L>32 E1P4>E1I12GL 52A ?;LL1LL1L 1Q@1CC12G ?E5@G>@5H>C>GM* 9/: ;3*4(：G1C1I1A>@>21；D’9；I;2>G;E>23；D’9 I;2>G;E；A>3>G5C L>325C ?E;@1LL;E &44*/(( */<*08) */=6/()( )3 ： -./ ’012,34523* !1?5EGI12G ;K <>;I1A>@5C D23>211E>23， $L>23045 =2>, F1EL>GM， <1>R>23 ’###(% ， ’0>25 & & 由于心脏病发病时一般具有突发性、 短暂性 和危险性的特点， 因此有必要对患者的心电图等 生理参数进行长时间实时检测， 实现及时抢救和 疾病预报。当前我国医疗资源仍然十分紧张， 而 远程 医 疗、 社区护理是解决这一问题的有效办 法
收稿日期： "##! ,#* ,#" & SM0/ HI1* GL>23045* 1A4* @2 通讯作者： 张永红
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" " " " " " " " " " 航天医学与医学工程" " " " " " " " " " " " " " " " " " 第 !) 卷
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硬件电路的设计
监护 仪 主 要 构 成 如 图 ’ 所 示。 !"# 芯 片 $%"!"# &’$%#" 通过丰富的接口控制周边器件。 模拟电路通过导联线与人体相连， 负责采集、 放大 肢体!导联的心电信号。大容量的 NC5L0 存储器 能够长时间存储心电信号， 从而使监护仪具有类 似 7;CG1E 的功能。时钟芯片为监护仪提供准确 时间信息， 可用来标记每段心电信号的采集时间。 液晶显示模块可以实时显示心电波形和监护信 息。本监护仪采用数字通讯和模拟通讯 " 种通讯 模块。数字通讯模块可通过 %;A1I 向医院传送 完整的心电数据， 而模拟通讯模块把心电信号耦 合成声音信号， 只要有电话的地方就可以向医院 传输， 十分灵活。系统采用锂离子电池供电， 可以 随时充电， 连续使用。