基于MSP430設(shè)計(jì)的微型家用心電圖機(jī)
本文介紹了一種微型家用心電圖機(jī)。該儀器具有強(qiáng)大的功能：顯示監(jiān)測,、存儲(chǔ),、回放、打印,、記錄管理,、電源報(bào)警、電話或者互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)傳輸,。
與其他心電圖機(jī)的突出不同之處在于,，本系統(tǒng)采用新型低功耗的16位單片機(jī)--MSP430 F135作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，并配備相應(yīng)的16位低功耗存儲(chǔ)器AT29LV1024和液晶顯示模塊LMS0192A,，從而簡化了系統(tǒng)硬件電路,，同時(shí)也大大降低了系統(tǒng)成本，因而該家用心電圖機(jī)具有極為廣闊的應(yīng)用前景,。
一,、概述
心血管疾病是一種較為普遍的疾病，隨著生活節(jié)奏的加快,，生活水平和健康意識(shí)的提高,，人們需要隨時(shí)對(duì)心臟進(jìn)行健康監(jiān)護(hù)并且能在比較危急的情況下進(jìn)行及時(shí)的診治；同時(shí),，如果長期住在醫(yī)院里面進(jìn)行監(jiān)護(hù)和治療,，那樣花費(fèi)高而且也給醫(yī)院帶來了不小的門診壓力,。心電圖機(jī)是診斷心臟病的重要儀器之一，目前市場上有多種心電圖機(jī),，但是這些心電圖機(jī)都不太適合在家庭中使用,。為此，一種能夠在家庭中應(yīng)用,、操作簡單,、價(jià)格便宜的低功耗家用電圖機(jī)的設(shè)計(jì)方案應(yīng)運(yùn)而生。
總所周知,，隨著科學(xué)技術(shù)的推進(jìn),、人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，全球醫(yī)療儀器的發(fā)展也是日新月異,。21世紀(jì)的醫(yī)療行業(yè)主要呈現(xiàn)以下兩個(gè)特點(diǎn)：第一,、未來的醫(yī)療世界，主要的代表產(chǎn)品是納米機(jī)械元件,、隨身佩戴式化學(xué)感測器,、居家保健應(yīng)用醫(yī)療器材等。第二,、信息與醫(yī)療技術(shù)緊密地結(jié)合在一起,。家用心電圖機(jī)的設(shè)計(jì)正是順應(yīng)這兩個(gè)大趨勢。另外,，從這次SARS病毒爆發(fā)來看,，可以預(yù)計(jì)，它將會(huì)推動(dòng)居家保健應(yīng)用醫(yī)療器材的發(fā)展,。因此,，家用心電圖機(jī)在國內(nèi)外都是一種新型產(chǎn)品，具有極大的市場發(fā)展?jié)摿Α?/p>
二,、功能與基本原理
（一）總體設(shè)計(jì)
為了實(shí)現(xiàn)心臟的"健康監(jiān)護(hù)"和"家庭門診",，該家用心電圖機(jī)具有以下基本功能：
利用液晶顯示系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示心電波形和工作菜單；
利用外部存儲(chǔ)器將需要存儲(chǔ)的心電信息保存以便日后作為診治參考,；
利用打印機(jī)將心電圖打印存檔,；
可整理保存用戶的記錄信息；
多種操作模式,，自動(dòng),，手動(dòng)操作可以任意選擇；
可以方便的將從人體采集到的心電信號(hào)傳送到相關(guān)的醫(yī)療機(jī)構(gòu),。
考慮到用戶實(shí)際使用的需要,，家用心電圖機(jī)還必須滿足以下的特點(diǎn)：
抗干擾能力強(qiáng)；
體積小,，重量輕,，攜帶方便,；
操作簡單；
功耗低,；
為了得到廣泛推廣使用,，生產(chǎn)成本要低，必須有比較好的性能價(jià)比,。
該家用心電圖機(jī)采用的是干電池供電,，而干電池供電需要解決的一個(gè)基本矛盾是：低功耗要求系統(tǒng)采用比較低的時(shí)鐘頻率而與此同時(shí)要求系統(tǒng)對(duì)一些基本的操作能夠快速反應(yīng)和啟動(dòng)，這就要求系統(tǒng)最少具備兩種高低不同的頻率,，必要時(shí)兩種頻率可以切換使用,。正因?yàn)镸SP430 F135具有豐富靈活的時(shí)鐘模塊，所以本系統(tǒng)選取它來作為控制核心,，與此同時(shí)還選用了與之配套的低功耗外部存儲(chǔ)器AT29LV1024和液晶顯示模塊LMS0192A。
德州儀器公司所提供的MSP430為高整合,、高精度的單芯片系統(tǒng),，是目前工業(yè)界中具有最低功耗的flash 16-bits RISC微控制器。MSP430 F135具有強(qiáng)大的處理功能和豐富的外圍模塊,，可方便地實(shí)現(xiàn)心電信號(hào)的采集,、處理、存儲(chǔ),、打印以及傳輸,。另外，將其作為系統(tǒng)的控制核心,，可以極大地簡化整個(gè)硬件電路和提高系統(tǒng)的性價(jià)比,。
心電信號(hào)由電極或?qū)?lián)線從人體采集，經(jīng)放大,、濾波處理后進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,，送液晶顯示。如需存儲(chǔ)則按下存儲(chǔ)鍵后心電數(shù)據(jù)就會(huì)存儲(chǔ)到外部存儲(chǔ)器中,，而且在需要回放,、打印、傳輸時(shí),，可以直接從外部存儲(chǔ)器中調(diào)出使用,，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各種功能?？梢灾苯永镁W(wǎng)絡(luò)或電話將家用心電圖機(jī)所監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳送到相關(guān)的醫(yī)療機(jī)構(gòu),，經(jīng)過診斷、處理之后由醫(yī)療機(jī)構(gòu)反饋回來,，因而方便和高效地實(shí)現(xiàn)了"家庭門診"和"健康監(jiān)測",，既節(jié)省了用戶開支又相對(duì)減輕了醫(yī)院的門診壓力,。本系統(tǒng)采用了圖1所示的電路結(jié)構(gòu)。
（二）心電信號(hào)的檢測及采集
家用心電圖機(jī)所需檢測的心電信號(hào)幅值在0.05～4 mV,，頻率在0.05～72Hz,。而檢測中存在的主要干擾信號(hào)有電極板與人之間的極化電壓、50Hz工頻干擾,、儀器內(nèi)部噪聲和儀器周圍電場磁場電磁場的干擾等等,。心電信號(hào)中50Hz工頻干擾可以利用自適應(yīng)模板法消除，則心電圖機(jī)模擬部分可以采用如圖2所示的硬件結(jié)構(gòu),。心電信號(hào)經(jīng)電極或?qū)?lián)線采集后,，先要進(jìn)行電壓放大。電壓放大器一般由兩級(jí)組成,，前級(jí)采用負(fù)反饋差動(dòng)放大電路,。系統(tǒng)中，采用TI公司的基于雙運(yùn)放電路的微功耗儀表放大器INA321芯片作為心電信號(hào)的前級(jí)放大器,，放大倍數(shù)為10倍,。由于72Hz以上的干擾信號(hào)較強(qiáng)而0.05Hz以下的干擾信號(hào)相對(duì)較弱，所以在濾波電路中,，采取先低通濾波取出72Hz以下的信號(hào),，然后接高通的方式，這樣就能濾除極化電壓信號(hào)得到心電信號(hào),。由于在前面的濾波電路中采用了RC高通濾波電路,，該電路具有較高的輸出阻抗，所以后級(jí)放大采用了同相放大電路,，放大倍數(shù)為20倍,。
心電信號(hào)的最高幅值為4mV，經(jīng)過200倍的放大為0.8V,，而A/DC的輸入范圍為0～2.5V,，設(shè)計(jì)時(shí)取中間值1.25V為參考，所以放大后的心電信號(hào)疊加參考電壓1.25V后大小為(1.25±0.8)V,，正好落在A/DC的模擬輸入信號(hào)范圍,。同時(shí)，心電信號(hào)的頻率在0.05～72Hz之間,，為了保證采樣定理的要求和保證轉(zhuǎn)換速率可以選取采樣率fs=200Hz,。MSP430 F135自帶高速12位逐次逼近型ADC12，該ADC12具有內(nèi)部參考電壓,、采樣保持和自動(dòng)掃描功能,，有8個(gè)外通道4個(gè)內(nèi)通道，高達(dá)200KHz的采樣速率，多種采樣方式,，因而完全能夠滿足要求,。
圖2 系統(tǒng)模擬電路框圖
（三）單片機(jī)系統(tǒng)--MSP430 F135
基于功能、價(jià)格,、功耗以及家用心電圖機(jī)設(shè)計(jì)的實(shí)際需要等幾個(gè)方面的考慮,，本系統(tǒng)選用具有12位ADC的超低功耗微處理器MSP430 F135作為系統(tǒng)的控制核心，它是TI公司2000年底新推出的超低功耗Flash型16位RISC指令集單片機(jī),。它具有豐富的片內(nèi)外圍,，是一款性價(jià)比極高的單片機(jī)。利用它作心電信號(hào)的采集與處理,，不僅極大地簡化了系統(tǒng)硬件電路,，還大大提高了系統(tǒng)的性價(jià)比。MSP430 F135的結(jié)構(gòu)原理如圖3所示,。
由結(jié)構(gòu)原理圖可知,，MSP430 F135包含了16KB Flash和512B RAM，還帶有以下幾種外設(shè)：基本時(shí)鐘系統(tǒng)(片內(nèi)DCO和兩個(gè)晶體振蕩器),、看門狗定時(shí)器/通用目的定時(shí)器,、帶3個(gè)捕獲/比較寄存器3和PWM輸出的16位定時(shí)器Timer_A、帶3個(gè)捕獲/比較寄存器和PWM輸出的16位定時(shí)器Timer_B3,、I/O端口1～6（每一個(gè)有8個(gè)I/O，其中端口1和2均具有中斷功能）,、比較器_A,、12位A/D轉(zhuǎn)換器ADC12、通用串行同步/異步接口USART0,。
MSP430 F135包含了一個(gè)具有八個(gè)外部通道的12位高性能A/D轉(zhuǎn)換器,、一個(gè)具有自動(dòng)掃描功能的容量為16個(gè)字的可編程緩沖器、片內(nèi)參考電壓,、一個(gè)溫度傳感器以及電池低壓時(shí)的檢測電路,，A/D轉(zhuǎn)換器的速度可高達(dá)200KHz。利用芯片內(nèi)置的自動(dòng)掃描功能,，A/D轉(zhuǎn)換器可以不需要中央處理器的協(xié)助而獨(dú)立工作,，并且將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)自動(dòng)存入緩沖區(qū)。這樣,，中央處理器的工作負(fù)擔(dān)就大為減輕,。換言之，可以讓處理器去執(zhí)行其它的數(shù)字信號(hào)運(yùn)算或進(jìn)入省電工作模式,。除此之外,，內(nèi)置的參考電壓以及溫度傳感器可以減少外部器件數(shù)目并且降低系統(tǒng)的整體成本。心電信號(hào)經(jīng)過200倍放大之后經(jīng)端口6進(jìn)入該A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,，轉(zhuǎn)換的結(jié)果自動(dòng)存放在相應(yīng)通道的寄存器中,，然后再送到外部心電信號(hào)存儲(chǔ)器中,。
由于內(nèi)置了功耗極低的快速閃存，MSP430 F135在待機(jī)模式下所消耗的電能還少于電池未使用時(shí)的自然損耗,。除此之外,，它可在6ms之內(nèi)從待機(jī)模式立刻轉(zhuǎn)回到完全工作模式，因?yàn)樵趩?dòng)過程中器件不會(huì)浪費(fèi)任何時(shí)間,，從而可延長電池的壽命,。在正常的工作狀態(tài)下，如果工作電壓為2.2V,，器件每個(gè)MIP所消耗的電流只有250μA,。
MSP430 F135有片內(nèi)Flash ROM，給用戶的開發(fā)調(diào)試帶來極大的方便,。目前的開發(fā)環(huán)境大都采用IAR公司的WINDOWS WORKBENCH軟件,，與之配套的有TI公司提供的開發(fā)套件MSP-FET430P140，可實(shí)現(xiàn)的功能為程序的下載,、更新,、運(yùn)行、調(diào)試,。由PC環(huán)境下的JTAG控制實(shí)現(xiàn)FLASH的編程,，由片內(nèi)仿真邏輯控制的全速調(diào)試可設(shè)3個(gè)斷點(diǎn)。用戶在自己的目標(biāo)板上引出JTAG引線到調(diào)試裝置便可實(shí)現(xiàn)程序的下載與調(diào)試,。
MSP430F135的基本時(shí)鐘系統(tǒng)包括一個(gè)片內(nèi)DCO和兩個(gè)晶體振蕩器,，可以產(chǎn)生三種系統(tǒng)適用的時(shí)鐘信號(hào)：ACLK、MCLK和SMCLK,。其中,，主系統(tǒng)時(shí)鐘MCLK用于CPU和系統(tǒng)，輔助時(shí)鐘ACLK和子系統(tǒng)時(shí)鐘SMCLK用于外圍模塊,?？梢酝ㄟ^對(duì)不同模塊操作模式和CPU狀態(tài)的智能化管理，使得MSP430 F135的工作方式可以適應(yīng)多種超低電壓和超低功耗的需求,，即使在中斷處理期間也一樣,，一個(gè)中斷事件可以把系統(tǒng)從各種低功耗方式喚醒并且通過RETI指令返回到中斷以前的工作狀態(tài)。下面是MSP430 F135芯片支持的六種工作方式：
1)活動(dòng)方式(AM):CPU和不同組合的外圍模塊被激活,，處于活動(dòng)狀態(tài),；
2)低功耗方式0(LPM0):CPU停止工作，外圍模塊繼續(xù)工作,，ACLK和SMCLK有效,，MCLK的環(huán)路控制有效；
3)低功耗方式1(LPM1):CPU停止工作，外圍模塊繼續(xù)工作,，ACLK和SMCLK有效,，MCLK的環(huán)路控制無效；
4)低功耗方式2(LPM2):CPU停止工作,，外圍模塊繼續(xù)工作,，ACLK有效，SMCLK和MCLK環(huán)路控制無效,；
5)低功耗方式3(LPM3):CPU停止工作,，外圍模塊繼續(xù)工作，ACLK有效,，SMCLK和MCLK環(huán)路控制無效并且數(shù)字控制振蕩器DCO的DC發(fā)生器被關(guān)閉,；
6)低功耗方式4(LPM4):CPU停止工作，外圍模塊繼續(xù)工作(如果提供外部時(shí)鐘),，ACLK信號(hào)被禁止,，晶體振蕩器停止工作,SMCLK和MCLK環(huán)路控制無效并且數(shù)字控制振蕩器DCO的DC發(fā)生器被關(guān)閉。
由上可知,，MSP430 F135的超低功耗性能的實(shí)現(xiàn)主要與它對(duì)時(shí)鐘的產(chǎn)生與控制密切相關(guān),。在超低功耗的設(shè)計(jì)中CPU的大部分時(shí)間都處于休眠狀態(tài)。MSP430 F135有5種低功耗模式,，在主程序中CPU完成了相應(yīng)的設(shè)置或任務(wù)之后就讓CPU進(jìn)入適當(dāng)?shù)牡凸哪Ｊ?。CPU所需完成的大部分工作都在中斷服務(wù)程序中完成，由相應(yīng)的中斷喚醒CPU完成中斷服務(wù),，執(zhí)行完成之后再進(jìn)入低功耗模式,。從而可以通過軟件對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘系統(tǒng)的不同設(shè)置來控制芯片，使它處于不同工作方式,。整個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)提供豐富的軟硬件組合形式以達(dá)到最低的功耗并發(fā)揮最優(yōu)的系統(tǒng)性能。
（四）外部心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器--1兆位3V供電的閃速可編程可電擦除的16位存儲(chǔ)器AT29LV1024
AT29LV1024是一種3V系統(tǒng)供電的閃速可編程可電擦除的16位存儲(chǔ)器（PEROM）,，具有1M位的存儲(chǔ)空間,，1M位的存儲(chǔ)空間分成512個(gè)分區(qū)，每一分區(qū)128個(gè)字,。該芯片采用ATMEL公司先進(jìn)的非易失性的COMS工藝制造,，在使用溫度范圍內(nèi)存取時(shí)間為150ns，此時(shí)功率消耗僅為54mW,。當(dāng)AT29LV1024處于休眠狀態(tài)時(shí),，CMOS的維持電流不超過50μA。AT29LV1024的每一分區(qū)可擦寫超過10,000次,。
AT29LV1024具有掉電保護(hù)功能,，方便的在線編程能力不需高的輸入電壓，指令系統(tǒng)在3V電壓下即可控制AT29LV1024。從AT29LV1024中讀取數(shù)據(jù)與EPROM的操作相似,，再編程能力是以每一分區(qū)為單位的,，128字的數(shù)據(jù)裝入AT29LV1024的同時(shí)完成編程。在一個(gè)再編程周期里,，存儲(chǔ)單元的尋址和128字的數(shù)據(jù)通過內(nèi)部鎖存可釋放地址和數(shù)據(jù)總線,，這樣可為其他操作提供地址和數(shù)據(jù)總線。編程周期開始AT29LV1024會(huì)自動(dòng)擦除分區(qū)的內(nèi)容,，然后對(duì)鎖存的數(shù)據(jù)在定時(shí)器的作用下進(jìn)行編程,。編程周期的結(jié)束是通過查詢I/O7或者I/O15的 有效時(shí)實(shí)現(xiàn)的，一旦編程周期結(jié)束,，就可開始一個(gè)新的讀或編程操作,。
AT29LV1024的工作原理如圖4所示。
AT29LV1024是一種新型的存儲(chǔ)器,，具有以下特點(diǎn)：
（1）3V～3.6V供電范圍,；
（2）單一3V讀寫操作；
（3）硬件和軟件數(shù)據(jù)保護(hù),；
（4）快速讀取時(shí)間：150ns,；
（5）低功率消耗：15mA有效電流，50μA CMOS維持電流,；
（6）分區(qū)程序操作：擦除,、編程單向循環(huán)方式，512個(gè)分區(qū)（128字/分區(qū)）,，內(nèi)部地址和128字?jǐn)?shù)據(jù)鎖存,；
（7）快速的的分區(qū)編程周期：20ms；
（8）內(nèi)部程序和定時(shí)器控制,；
（9） 查詢程序是否結(jié)束,；
（10）典型擦除、編程可超過10 000次,；
（11）CMOS和TTL可兼容的輸入輸出,；
（12）有商用和工業(yè)用的溫度可選范圍。
在家用單導(dǎo)心電圖機(jī)中,，利用AT29LV1024作為單片機(jī)片外擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,，存放心電數(shù)據(jù)，這些存放的數(shù)據(jù)可在線實(shí)時(shí)使用或需要時(shí)從存儲(chǔ)器中讀取,。AT29LV1024的掉電保護(hù)的功能可以在意外掉電或關(guān)閉電源的情況下保存數(shù)據(jù),，這樣不僅確保了數(shù)據(jù)的可*性，還可以省電,。由于AT29LV1024可作程序存儲(chǔ)器也可作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,，因而在這里存放從人體采集的心電數(shù)據(jù),，這些數(shù)據(jù)是通過單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換獲得的心電信號(hào)的數(shù)字量，這些數(shù)字量首先存放在單片機(jī)的內(nèi)部RAM中,，當(dāng)內(nèi)部RAM存滿128字之后數(shù)據(jù)便依次存放在外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器AT29LV1024中,，今后需要使用這些數(shù)據(jù)時(shí)，便可從AT29LV1024中讀出,。AT29LV1024可存儲(chǔ)或修改幾段不同時(shí)期的心電波形,，例如：用戶的日常病例，以供日后參考,。當(dāng)需要更新這些數(shù)據(jù)時(shí)可以通過電擦除更新已存儲(chǔ)的數(shù)據(jù),，以重新存儲(chǔ)新的心電數(shù)據(jù)。
由于從AT29LV1024的再編程能力是以每一分區(qū)為單位的,，128字的數(shù)據(jù)裝入AT29LV1024的同時(shí)完成編程,，它的每次操作時(shí)是以128字單位的，每次存儲(chǔ),、更新都是128字,，并且每次在送128字?jǐn)?shù)據(jù)之前都需要進(jìn)行初始操作，程序如下：
AT29LV1024在系統(tǒng)中的應(yīng)用使用戶不僅能快速地實(shí)現(xiàn)所需功能,，而且電擦除的方式為程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和更新提供了方便,，特別是其掉電保護(hù)的功能可以在意外掉電或關(guān)閉電源的情況下保存數(shù)據(jù)，確保了存儲(chǔ)的可*性并減少了耗電,，是以往采用RAM所不具有的功能,，對(duì)于心電數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)有很大的方便，例如從人體所采樣的A/D值可隨時(shí)存儲(chǔ)在AT29LV1024中,，以便回放,、打印、傳輸時(shí)調(diào)用,。
(五)液晶顯示系統(tǒng)--LMS0912A液晶顯示模塊
LMS0192A液晶模塊是一種小型的液晶系統(tǒng),，它的外觀尺寸為79×42mm，44個(gè)引腳,。160×64點(diǎn)陣顯示,，點(diǎn)大小為0.30×0.34(mm)，點(diǎn)間距0.34×0.38(mm),。內(nèi)部擁有大規(guī)模集成并帶有驅(qū)動(dòng)器和控制器,，它直接受單片機(jī)控制,，接收8位的串行或并行顯示數(shù)據(jù)的同時(shí)可將數(shù)據(jù)顯示,，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在片內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中（DDRAM）。DDRAM中的數(shù)據(jù)顯示單元與液晶屏的點(diǎn)陣單元存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,，并且LMS0192A液晶模塊數(shù)據(jù)的讀寫操作不受外部時(shí)鐘的控制,，因而LMS0192A的顯示具有很高的靈活性,。LMS0192A液晶模塊帶有液晶必須的電源驅(qū)動(dòng)電路，這樣可用最少的元件和最小的功耗實(shí)現(xiàn)模塊的功能,。
在微型家用心電圖機(jī)中采用LMS-0192A液晶顯示模塊作為菜單和心電波形的顯示,。它以MSP430作為液晶的微處理器，通過單片機(jī)采集和處理心電數(shù)據(jù),，輸出給液晶顯示,。
1、接口方式：MSP430與LMS-0192A的接口如圖5所示,。
3,、漢字菜單的顯示：菜單主要是由漢字組成，可通過漢字字庫將每個(gè)漢字轉(zhuǎn)換為16×16點(diǎn)陣共32個(gè)16進(jìn)制的數(shù)據(jù)送液晶顯示,。每個(gè)漢字的數(shù)據(jù)分別對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)表,，程序可通過查表的方式顯示漢字。
4,、心電波形顯示：心電波形是一系列的曲線,，在液晶上要顯示這些曲線需要將相應(yīng)的點(diǎn)陣顯示，對(duì)于一條心電曲線,，起始顯示數(shù)據(jù)點(diǎn)在起始列只顯示一點(diǎn),，從第二個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)開始，要在下一列顯示上一數(shù)據(jù)點(diǎn)到此次數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的線段,。具體方法可通過16進(jìn)制的數(shù)據(jù)除以總頁數(shù)8得到商和余,，得到的商為此數(shù)據(jù)點(diǎn)所在的頁，得到的余為此數(shù)據(jù)點(diǎn)所在頁的行數(shù),。注意的是每一數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)在相應(yīng)的列,，因?yàn)榱械刂访克鸵粋€(gè)數(shù)據(jù)自動(dòng)加1，因而在每次從DDRAM中讀取數(shù)據(jù)時(shí)一定要保證列位置的正確,，否則會(huì)出現(xiàn)曲線的混亂,。這樣利用LMS-0192A液晶模塊將心電波形打印或直接從液晶上讀取信息，為診斷提供依據(jù),。
5,、液晶初始化的程序如下(模塊使用前，必須往引腳/RES 送/RES 信號(hào),，送/RES 信號(hào)后,模塊可自動(dòng)設(shè)定默認(rèn)值,。):
（六）心電信號(hào)的電話傳輸--脈寬調(diào)制法
在家用心電圖機(jī)中，設(shè)有脈寬調(diào)制電話傳輸這一功能,。這里采用了脈寬調(diào)制的基本原理,，并且根據(jù)實(shí)際需要提出了一種改進(jìn)的脈寬調(diào)制方法，使脈寬調(diào)制和解調(diào)的硬件和軟件方法簡單,，信號(hào)解調(diào)后失真小,，可以實(shí)現(xiàn)快速的電話傳輸,。其主要原理如圖6所示。用戶在家中或任何有電話的地方都可將存儲(chǔ)在家用心電圖機(jī)中的心電信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器經(jīng)聲音耦合后通過電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到醫(yī)院,。醫(yī)院的接收系統(tǒng)經(jīng)過放大,、濾波，利用比較器產(chǎn)生脈沖波形,，此波形進(jìn)入單片機(jī)后通過程序計(jì)算出每一個(gè)脈沖所代表的采樣值,，此后單片機(jī)將獲得的采樣值利用串口通訊發(fā)送到計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)經(jīng)VC 程序處理再現(xiàn)心電波形,。
1.發(fā)送部分
MSP430 F135將心電的12位A/D采樣值存儲(chǔ)在外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中,，當(dāng)需要進(jìn)行電話發(fā)送時(shí)從外部RAM中取出，并且取低10位用來控制定時(shí)器產(chǎn)生寬度隨采樣值變化的脈沖,，這一脈沖就可認(rèn)為是經(jīng)過采樣調(diào)制過的脈沖信號(hào)（圖7,，其中τ1為第一個(gè)采樣值對(duì)應(yīng)的脈沖寬度，T1為第一個(gè)采樣值的脈沖周期,，同理τ2為第二個(gè)采樣值對(duì)應(yīng)的脈沖寬度,，T2為第二個(gè)采樣值的脈沖周期），這樣的脈沖驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器通過電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到醫(yī)院,。電話傳輸信號(hào)的頻率范圍為300－1300Hz,，300Hz的采樣值對(duì)應(yīng)時(shí)間τ應(yīng)為1.667ms＝1667μs，對(duì)應(yīng)定時(shí)器的定時(shí)值τ'=0682H,，定時(shí)器TH0TL0=F97DH(定時(shí)器0加計(jì)數(shù)),，1300Hz則對(duì)應(yīng)定時(shí)器的定時(shí)值τ'=0180H，定時(shí)器TH0TL0=FE7FH(定時(shí)器0加計(jì)數(shù)),。因而所有采樣值的定時(shí)值0180H<τ'<0682H,，由于采樣值可能為零，所以在采樣值的基礎(chǔ)上加上0200H（>0I80H）的基值,，這樣采用10位采樣值,，最大為03FFH，最小為0000H,，加上基值后的0200h≤τ' ≤05FFH在τ'的允許范圍之內(nèi),，因而可以準(zhǔn)確無失真的傳輸。
2.接收部分
微型家用心電圖機(jī)配有接收系統(tǒng),，揚(yáng)聲器BEEP接收到信號(hào)之后由雙運(yùn)放TL062構(gòu)成低通濾波器,，截止頻率f=1/2ΠC1R2=1300Hz，并且放大倍數(shù)為3.3×106/100×103=33,，TL062的第二級(jí)構(gòu)成比較器,，使輸入的信號(hào)經(jīng)比較器后成為寬度變化的脈沖方波，每一個(gè)變化的脈沖寬度代表了一個(gè)接收到的心電信號(hào)采樣值,，此脈沖波進(jìn)入單片機(jī)后通過計(jì)算恢復(fù)出心電采樣值,。
（七）菜單界面及鍵盤接口
在家用心電圖機(jī)中，提供四個(gè)按鍵供用戶操作,，對(duì)應(yīng)于液晶顯示器上相關(guān)菜單,。菜單包括：歡迎菜單、主菜單,、次級(jí)菜單等三個(gè)層次,，均由液晶顯示提供。每一級(jí)菜單提供給用戶簡單的提示方便用戶使用,，因而用戶只需在菜單的提示下按一鍵（有A,、B、C,、D四個(gè)鍵）便可完成所需要的操作,。例如：主菜單顯示如圖9所示：
本機(jī)采用的是獨(dú)立式按鍵，直接用I/O口線構(gòu)成單個(gè)按鍵電路,。每個(gè)按鍵單獨(dú)占有一根I/O口線,，且其工作狀態(tài)不會(huì)影響其它I/O口線的工作狀態(tài)。由于MSP430 F135的端口1,、2均具有中斷功能,，所以可以采用了中斷方式的獨(dú)立式按鍵電路，電路連接如圖10所示：
由于在使用過程當(dāng)中,，每個(gè)按鍵和液晶菜單相聯(lián)系,，從而要在單一按鍵上要實(shí)現(xiàn)不同的功能，所以簡單的獨(dú)立式按鍵電路還不能滿足設(shè)計(jì)的需要,，在這里就必須使用軟按鍵輪詢技術(shù),。軟按鍵輪詢技術(shù)是用于將菜單和按鍵組合在一起的用戶界面新技術(shù)。該技術(shù)使得用戶可以在單一的功能鍵上進(jìn)行多種選擇,。也就是說,，每個(gè)按鍵可以和一個(gè)命令菜單或參數(shù)菜單相聯(lián)系，用戶可以通過按合適的鍵（如光標(biāo)鍵）來選擇所需要的命令,， 也就是說采用按鍵嵌套的方法來使同一按鍵實(shí)現(xiàn)不同的功能,。
三、 小結(jié)
心電圖機(jī)是診斷心臟病的重要儀器之一,，目前市場上有多種心電圖機(jī),，但是這些心電圖機(jī)都不太適合在家庭中使用。微型家用心電圖機(jī)正是面向廣大用戶而設(shè)計(jì)的,。它體積較小,，攜帶方便，便于出門在外使用,。操作簡單,，功能齊全,、價(jià)格便宜、功耗低,，性價(jià)比高,，適用于在廣大家庭中推廣應(yīng)用，因而將為人們及時(shí),、隨地的心臟監(jiān)測和保健帶來方便,。
該微型家用單導(dǎo)心電圖的突出特點(diǎn)就是功耗低，性能好,。與其他心電圖機(jī)的突出不同之處在于,，本系統(tǒng)采用新型低功耗16位單片機(jī)--MSP430 F135來作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心。由于采用了功能強(qiáng)大的MSP430單片機(jī),，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件電路與以往有較大差異,。MSP430 F135有著豐富的外圍模塊，因此比較容易地實(shí)現(xiàn)了心電信號(hào)的采集,、處理,、存儲(chǔ)、打印以及發(fā)送,，從而使整個(gè)硬件電路得到極大地簡化,。
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