數(shù)字心電圖機(jī)除了具備常規(guī)心電圖機(jī)[1]的優(yōu)點(diǎn)外，還具有自身不可替代的優(yōu)勢(shì),。雖然ECG(Electro Cardio Graph)信號(hào)可直觀地反映人體心臟的工作狀況,，但由于心電信號(hào)本身就很微弱(一般只有mV級(jí))，而在測(cè)量時(shí)外部干擾(如工頻干擾,、肌電噪聲,、呼吸干擾、基線漂移等)嚴(yán)重,，所以在采集時(shí)具有較大的難度,。心電圖機(jī)記錄ECG的方式從技術(shù)上可分為兩大類：?jiǎn)瓮ǖ婪植接涗浭胶投嗤ǖ劳接涗浭健Ｓ捎谑芗夹g(shù)條件的限制,以前的心電圖機(jī)基本屬于前者,。趨勢(shì)是由模擬式單通道記錄逐漸向數(shù)字式12導(dǎo)聯(lián)同步記錄ECG信號(hào)發(fā)展,。開發(fā)的數(shù)字心電圖機(jī)技術(shù)要求如下：
(1)具有自動(dòng)分析功能時(shí)，可以對(duì)心率等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,，自動(dòng)報(bào)告心律失常類別,。
(2)數(shù)字心電圖機(jī)的抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)各種干擾采用數(shù)字濾波的方法,大大優(yōu)于模擬心電圖機(jī)的性能指標(biāo),。
(3)準(zhǔn)確度高,實(shí)時(shí)性好,。數(shù)字化心電圖機(jī)采用高速、高精度A/D采集心電數(shù)據(jù),，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,。
(4)自動(dòng)測(cè)試分析功能。由于數(shù)字化心電圖機(jī)帶有自動(dòng)分析系統(tǒng),，故其可以具備自動(dòng)測(cè)量和心電圖解釋功能,，可實(shí)時(shí)提供心率、R-R間期,、S-T段等參考數(shù)據(jù)以輔助診斷,。
(5)心電信息的再現(xiàn)和保存。由于在數(shù)字化心電圖機(jī)中,，心電信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)化后成為數(shù)字量存放于非易失性存儲(chǔ)器中,，可隨時(shí)提取回放,，或通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口RS233傳送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，有利于醫(yī)務(wù)人員對(duì)患者進(jìn)行進(jìn)一步診斷和心電信息交流,。
(6)友好人機(jī)接口界面,。操作者可方便地選擇各種采集、濾波,、打印方式,，并可通過(guò)液晶顯示屏（LCD）顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以便隨時(shí)改變方式或工作狀態(tài),，獲得最佳數(shù)據(jù),。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)必須對(duì)心電圖的記錄、分析理論和技術(shù)進(jìn)行多方面的研究,，重點(diǎn)突破在低成本和低功耗的條件下,實(shí)現(xiàn)和滿足上述要求的硬件和軟件,。
2 基于DSP與單片機(jī)技術(shù)的硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)
TMS320F206（以下簡(jiǎn)稱F206）是美國(guó)TI公司推出的一種性能價(jià)格比較高的定點(diǎn)DSP芯片[2]，全部采用靜態(tài)CMOS集成工藝制作而成,。它以 TMS320C2XX為基礎(chǔ),，但功耗更低。32 KB閃爍存儲(chǔ)器內(nèi)嵌于DSP中,，減小了系統(tǒng)體積,，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，而且毋需專門的編程器(XDS510仿真器即具有編程功能),，從而減少了開發(fā)成本,。在本系統(tǒng)中，F(xiàn)206負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)打印等高速實(shí)時(shí)任務(wù),。經(jīng)實(shí)踐表明，采用了該設(shè)計(jì)后充分發(fā)揮了F206速度快,、精度高的特點(diǎn),，使系統(tǒng)能夠達(dá)到多通道實(shí)時(shí)高速同步采樣、處理及精度的指標(biāo)要求,。作為整機(jī)構(gòu)成的基礎(chǔ),，系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)直接影響到整機(jī)的性能與價(jià)格。為了縮小整機(jī)體積并降低功耗,，必須在滿足系統(tǒng)性能要求的情況下盡可能減少硬件開銷,。
2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
為了實(shí)現(xiàn)上述功能，將整個(gè)心電圖機(jī)的主體硬件系統(tǒng)分為三塊電路板,，即放大電路板,、電源板和系統(tǒng)板。這樣既有利于縮小系統(tǒng)的體積,方便以后的技術(shù)升級(jí),，同時(shí)還使得以后的生產(chǎn)裝配更為簡(jiǎn)便,。由于采用了多層印刷電路板和表面貼片封裝的集成芯片,，使得走線縮短，整機(jī)體積減小,，從而提高了整機(jī)的可靠性,。在傳統(tǒng)的數(shù)字心電圖機(jī)中[4]，一般采取8051,、80C196等普通單片機(jī)作為核心部件[2],，由于普通單片機(jī)采用的是馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，即程序指令和數(shù)據(jù)共用一個(gè)存儲(chǔ)空間,，指令周期較長(zhǎng),，多為微秒級(jí)，在實(shí)際應(yīng)用中限制了采樣頻率及算法的實(shí)時(shí)性,，一般只能對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行200 Hz或500 Hz采樣,，且較難做到實(shí)時(shí)處理。而數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)放棄了馮·諾依曼結(jié)構(gòu),，采用哈佛結(jié)構(gòu),，即將程序指令與數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間分開，各有自己的地址與數(shù)據(jù)總線,。這就使得處理指令和數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行,，從而大大提高了處理速度，指令周期多為納秒級(jí)且絕大部分為單周期指令,，滿足實(shí)時(shí)信號(hào)處理的要求,。在具有強(qiáng)大運(yùn)算能力的同時(shí)，DSP處理器在控制處理方面卻不如普通單片機(jī),，如I/O口線較少,，與慢速液晶顯示器難以實(shí)現(xiàn)“無(wú)縫”連接等，而51單片機(jī)能彌補(bǔ)這一缺陷,。因此,，DSP處理器與普通單片機(jī)結(jié)合，就能各取所長(zhǎng)以獲得較高的性價(jià)比,。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,。
