am188EM在便携式心电监护仪中的应用
在世界著名的医疗仪器制造商设计生产的心电监护仪中,很多选用的是Motorola公司的MC6800/68000;随着技术的进步,DSP也成为新选择。然而,MC6800/68000等微处理器需要较多的外围控制芯片协同工作才能发挥其优异的性能,组成系统时结构比较复杂,同时,它需要专用的开发软件和开发工具,这都给开发应用带来一定的难度。DSP在大规模数据和事务管理方面性能并不是最佳的,它对外围器件的要求也较高,同时,也需要专用开发软件和开发工具,这都在一定程度上制约了它在某些方面的应用。
嵌入式处理器从一定程度上克服了上述缺陷,使我们在使用处理器时又多了一种选择,在设计便携式心电监护仪时我们选用了AMD公司的am188EM处理器。
am188EM的主要特点：
(1) 与Intel公司的x86系列处理器在指令上完全兼容,可以借助于Microsoft公司的宏汇编工具MASM或其它编程语言在PC机上很方便地开发应用软件。
(2) 可选择16MHz、25MHz、33MHz、40MHz的工作频率,锁相环(PLL)倍频技术的应用和优化的指令处理过程使处理器运行速度成倍提高。
(3) 处理器片内集成一个全双工的同步串行通信口和一个全双工的异步通信口,同步串口可同时连接两个外设,异步串口与RS-232通信口标准兼容。
(4)处理器片内集成一个中断控制器,与标准的中断控制器8259完全兼容,单独工作时可管理5个外部中断源,也可以与外部标准的中断控制器8259级联,管理更多的中断源。
图1为系统组成框图。人体心电信号通过导线输入到模拟部分,在模拟部分放大、A/D转换后经光电耦合电路输出到数据采集部分。数字化的心电信号在数据采集部分经过预处理后被am188EM读取,am188EM对心电数据作出分析、计算,一方面输送到显示控制部分去显示,另一方面送往数据资料存储管理部分保存,如果发现异常信号,通过显示器和声光报警电路发出报警。通过通信口,am188EM可以与计算机通信,也可以用普通串行打印机打印监护报告。
模拟部分主要完成心电信号的撷取、放大、A/D转换、光电耦合等功能,如图2所示。由于人体皮肤的阻抗很大,心电信号又很微弱,再加上周围环境的电磁噪声很强,心电信号预放大电路使用了高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声的仪表运算放大器INA128,以利于采集人体微弱的心电信号;预放大的心电信号通过压控增益放大器作必要的增益调整后,再经电平调整,输出到串行ADC进行A/D转换,之后心电数据通过光电耦合输出到数据采集部分作进一步处理。
am188EM对心电放大器增益的控制主要通过它的同步串行通信口进行。am188EM通过此口输出串行的控制数据,光电耦合后经串行DAC转换成压控增益放大器的控制电压,从而调整整个心电放大器的增益。出于对患者安全的考虑,在模拟部分采用浮地技术,系统电源通过隔离D
