基于单片机的心脏功能检测分析仪
作者：荣振 梁华 王素珍
单位：荣振 山东潍坊医学院 (261042)；梁华 王素珍 潍坊第二人民医院
关键词：单片机；心脏功能
中国医疗器械杂志990308 提要 单片机为主控、集采样、处理、控制、调节、专用键盘、打印于一体、显示器(CRT)屏幕显示的字符信息全部汉化的心脏功能检测分析仪。
A Heart Function Measurimg and Analyzing
Instiument Based on Single-Chip Microcomputer
Rong Zhen Weifang Medical College of Shandong Province.
, 百拇医药
Liang Hua Wang Suzhen The NO.2 Peoples Hospitial of WeiFang.
ABSTRACT An Intioduction a measuring and analyzing instrument, based on the single-chip microcomputer, which provids sample gatnering, processing, controlling, adjusting, keyboard and printing. All informations are provided and displayed in Chinese.
KEY WORDS Single-Chip Microcomputer Heart Function
心血管疾病是当代最常见的疾病，其发病率在我国亦居首位。心血管病的合理治疗来自正确的论断，而在有关疾病过程中，心脏功能的变化将对病情和病变的评估以及治疗措施的选择和预后的判断有重要的指导意义。心脏功能的变化又可作为评价各种治疗方法和药物疗效的一个指标，对重危病人，还可在床旁对心脏功能进行连续观察，以了解病情转归。
, 百拇医药
传统多用多导生理记录仪进行无创伤性测定心功能，目前采用系统微机记录测定心功能已进入临床应用。本仪器是利用单片机取代系统计算机，提供一种性能好，价格低，操作简便，稳定可靠，便于携带的全汉化显示心脏功能检测分析仪。
1 系统结构和原理
本仪器是由主机和显示器两大部分组成。主机内包括三路传感器，主控电路，电源，专用汉字键盘，微型打印机，三路信号调节旋钮，可旋转机头式塑料机箱(便于键盘操作)。显示器采用CRT显示器或家用电视机。心电，心音，颈动脉三路心功能信号经各自的传感器，滤波放大器，经A/D转换器转换成数字信号，单片机将采集来的信号经进一步的数字滤波和预处理后，送入数据存储器以备处理，并将三路信号同时在屏幕上实时滚动显示。单片机根据采集来的数据，自动标定各特征标志点，并计算出各生理临床指标，根据正常值范围确定是否异常，再根据临床诊断数据库，给出具有临床意义的提示报告。如图1所示，主机部分主要包括以下五大模块：
, http://www.100md.com
图1 主机电路结构
1.1 控制模块
图2 系统软件模块化结构构成
包括单片机(8031)，地址锁存器(74LS373)，程序存储器(27512)，地址信号发生器(74LS138)。此模块是本仪器的核心，在单片机程序的控制下，完成全部的数据处理，各模块之间的协调，及各种选通信号的产生。
1.2 采集模块
包括三路信号传感器，三路信号滤波放大电路，三路信号放大调节电路，模数转换器(ADC0809)，数据存储器(62256)等。心电信号，心音信号，经动脉波动信号经过各自的传感器，滤波放大电路，到达模数转换器，转换后的三路数字信号，经过单片机的处理，在地址信号发生器的控制下送到数据存储器以备处理，同时送到显示缓冲寄存器使采集的三路信号同时在屏幕上实时显示。
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1.3 显示模块
包括视频显示控制器(6845)，显示缓冲寄存器(6264)，数据地址隔离电路，视频放大驱动电路，时钟发生电路。视频显示控制器在时钟电路的驱动下，扫描显示缓冲寄存器，将显示数据变换成视频混合信号，经视频放大驱动电路，在显示器屏幕上的相应位置显示出来。所显示的内容是单片机在数据地址隔离电路和地址信号发生器的协调下，通过扫描同步信号的消隐区，逐次写入显示缓冲寄存器的。
1.4 键盘模块
包括串并移位寄存器(74LS164)，十六个汉字专用键盘及网络电路。在单片机的控制下，通过单片机的串行口和串并移位寄存器，扫描键盘网络电路，确定按下的键盘编码，以完成键盘操作任务。
1.5 打印模块
包括单片机的P1口，驱动电路及微打机芯(EPSON M150)。单片机将所打信息和其它控制检测信号通过P1口和驱动电路，传递给微打机芯各信号端以完成各种打印任务。
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2.系统软件设计
本仪器的系统软件是用ASM与PL/M语言编写的，设计采用模块化结构，从总体上来看，主要包括三大模块：心脏功能、植物神经功能和心率变异。在每一大模块中，又包含可完成某种功能的子模块，系统软件的模块化结构构成如图2所示。
3.特点
高集成度：仪器的核心部件是高集成度、高性能、廉价的单片计算机。仪器的电路部分集成在一块长25厘米，宽15厘米的电路板上，具有很强的抗干扰性，对外界的环境条件要求较低，能长时间可靠地工作。
高性能的程序语言：本仪器的程序部分是用单片计算机的专用语言ASM与PL/M。这两种语言有系统微机语言所不具备的特点：效率高，编码短，直接控制单片机中的输入/输出端口，定时器，存贮器等，对于实现本仪器的各种功能起到了决定性的作用。
, 百拇医药
廉价实用的显示设备：采用12英寸绿色监视器或家用电视机作为本仪器显示设备，在本仪器中加上独特软件设计，使得它能完全满足本系统的设计要求，并具有价廉，小巧轻便(可采用便携式6英寸电视机)等特点。
先进的全汉字菜单提示，人机对话方式。用户只要根据显示器屏幕简明的汉字提示进行操作，即可完成整个操作过程。全汉字的自动临床医学诊断报告，使一般水平的人员就能快速掌握。
简明的按键操作：主机的整个操作面板除了10个数字输入健(0—9)之外，只有5个汉字提示的专用操作键(左移，右移，继续，结束，打印)。因此每一键都有明确的操作意义。所需操作，只要按相应的键即可完成。
廉价先进的打印输出：本仪器采用日产微型打印头(EPSON M-150)，配上主板上的驱动电路，即构成了本仪器打印输出系统。此打印机速度快，打点密，体积小(相当于普通烟盒)，是系统微机打印机价格的几十之一，体积的几百分之一，打印速度却高几十倍，并且能够满足本系统的打印输出要求。
, 百拇医药
紧凑合理的整机结构：本仪器由主机和显示器两部分组成，其中主机，集电路，打印，键盘及各种传感器，各种控制旋钮，开关于一体。机箱采用可转头式(便于操作和携带)防静电塑料机箱，体积小巧(26×28×7cm)，可装入一小手提箱内携带。
具有较好的社会效益和经济效益：本仪器具有价格低廉，操作简便等特点，故易于普及到基层单位和家庭，使这种有效的检测方法受益于更多的人。本仪器荣获国家专利局〈97中国专利技术及新产品博览会〉金奖。
参 考 文 献
1 孙涵芳等.单片机原理及应用.北京航空航天大学出版社，1987
2 陈嘉庆等.PL/M单片机程序设计语言，北京市新闻出版局，1992
3 范尚贤等.电子技术导论.高等教育出版社，1986
(1998年10月20日收稿), http://www.100md.com
单位：荣振 山东潍坊医学院 (261042)；梁华 王素珍 潍坊第二人民医院
关键词：单片机；心脏功能
中国医疗器械杂志990308 提要 单片机为主控、集采样、处理、控制、调节、专用键盘、打印于一体、显示器(CRT)屏幕显示的字符信息全部汉化的心脏功能检测分析仪。
A Heart Function Measurimg and Analyzing
Instiument Based on Single-Chip Microcomputer
Rong Zhen Weifang Medical College of Shandong Province.
, 百拇医药
Liang Hua Wang Suzhen The NO.2 Peoples Hospitial of WeiFang.
ABSTRACT An Intioduction a measuring and analyzing instrument, based on the single-chip microcomputer, which provids sample gatnering, processing, controlling, adjusting, keyboard and printing. All informations are provided and displayed in Chinese.
KEY WORDS Single-Chip Microcomputer Heart Function
心血管疾病是当代最常见的疾病，其发病率在我国亦居首位。心血管病的合理治疗来自正确的论断，而在有关疾病过程中，心脏功能的变化将对病情和病变的评估以及治疗措施的选择和预后的判断有重要的指导意义。心脏功能的变化又可作为评价各种治疗方法和药物疗效的一个指标，对重危病人，还可在床旁对心脏功能进行连续观察，以了解病情转归。
, 百拇医药
传统多用多导生理记录仪进行无创伤性测定心功能，目前采用系统微机记录测定心功能已进入临床应用。本仪器是利用单片机取代系统计算机，提供一种性能好，价格低，操作简便，稳定可靠，便于携带的全汉化显示心脏功能检测分析仪。
1 系统结构和原理
本仪器是由主机和显示器两大部分组成。主机内包括三路传感器，主控电路，电源，专用汉字键盘，微型打印机，三路信号调节旋钮，可旋转机头式塑料机箱(便于键盘操作)。显示器采用CRT显示器或家用电视机。心电，心音，颈动脉三路心功能信号经各自的传感器，滤波放大器，经A/D转换器转换成数字信号，单片机将采集来的信号经进一步的数字滤波和预处理后，送入数据存储器以备处理，并将三路信号同时在屏幕上实时滚动显示。单片机根据采集来的数据，自动标定各特征标志点，并计算出各生理临床指标，根据正常值范围确定是否异常，再根据临床诊断数据库，给出具有临床意义的提示报告。如图1所示，主机部分主要包括以下五大模块：
, http://www.100md.com
图1 主机电路结构
1.1 控制模块
图2 系统软件模块化结构构成
包括单片机(8031)，地址锁存器(74LS373)，程序存储器(27512)，地址信号发生器(74LS138)。此模块是本仪器的核心，在单片机程序的控制下，完成全部的数据处理，各模块之间的协调，及各种选通信号的产生。
1.2 采集模块
包括三路信号传感器，三路信号滤波放大电路，三路信号放大调节电路，模数转换器(ADC0809)，数据存储器(62256)等。心电信号，心音信号，经动脉波动信号经过各自的传感器，滤波放大电路，到达模数转换器，转换后的三路数字信号，经过单片机的处理，在地址信号发生器的控制下送到数据存储器以备处理，同时送到显示缓冲寄存器使采集的三路信号同时在屏幕上实时显示。
, http://www.100md.com
1.3 显示模块
包括视频显示控制器(6845)，显示缓冲寄存器(6264)，数据地址隔离电路，视频放大驱动电路，时钟发生电路。视频显示控制器在时钟电路的驱动下，扫描显示缓冲寄存器，将显示数据变换成视频混合信号，经视频放大驱动电路，在显示器屏幕上的相应位置显示出来。所显示的内容是单片机在数据地址隔离电路和地址信号发生器的协调下，通过扫描同步信号的消隐区，逐次写入显示缓冲寄存器的。
1.4 键盘模块
包括串并移位寄存器(74LS164)，十六个汉字专用键盘及网络电路。在单片机的控制下，通过单片机的串行口和串并移位寄存器，扫描键盘网络电路，确定按下的键盘编码，以完成键盘操作任务。
1.5 打印模块
包括单片机的P1口，驱动电路及微打机芯(EPSON M150)。单片机将所打信息和其它控制检测信号通过P1口和驱动电路，传递给微打机芯各信号端以完成各种打印任务。
, http://www.100md.com
2.系统软件设计
本仪器的系统软件是用ASM与PL/M语言编写的，设计采用模块化结构，从总体上来看，主要包括三大模块：心脏功能、植物神经功能和心率变异。在每一大模块中，又包含可完成某种功能的子模块，系统软件的模块化结构构成如图2所示。
3.特点
高集成度：仪器的核心部件是高集成度、高性能、廉价的单片计算机。仪器的电路部分集成在一块长25厘米，宽15厘米的电路板上，具有很强的抗干扰性，对外界的环境条件要求较低，能长时间可靠地工作。
高性能的程序语言：本仪器的程序部分是用单片计算机的专用语言ASM与PL/M。这两种语言有系统微机语言所不具备的特点：效率高，编码短，直接控制单片机中的输入/输出端口，定时器，存贮器等，对于实现本仪器的各种功能起到了决定性的作用。
, 百拇医药
廉价实用的显示设备：采用12英寸绿色监视器或家用电视机作为本仪器显示设备，在本仪器中加上独特软件设计，使得它能完全满足本系统的设计要求，并具有价廉，小巧轻便(可采用便携式6英寸电视机)等特点。
先进的全汉字菜单提示，人机对话方式。用户只要根据显示器屏幕简明的汉字提示进行操作，即可完成整个操作过程。全汉字的自动临床医学诊断报告，使一般水平的人员就能快速掌握。
简明的按键操作：主机的整个操作面板除了10个数字输入健(0—9)之外，只有5个汉字提示的专用操作键(左移，右移，继续，结束，打印)。因此每一键都有明确的操作意义。所需操作，只要按相应的键即可完成。
廉价先进的打印输出：本仪器采用日产微型打印头(EPSON M-150)，配上主板上的驱动电路，即构成了本仪器打印输出系统。此打印机速度快，打点密，体积小(相当于普通烟盒)，是系统微机打印机价格的几十之一，体积的几百分之一，打印速度却高几十倍，并且能够满足本系统的打印输出要求。
, 百拇医药
紧凑合理的整机结构：本仪器由主机和显示器两部分组成，其中主机，集电路，打印，键盘及各种传感器，各种控制旋钮，开关于一体。机箱采用可转头式(便于操作和携带)防静电塑料机箱，体积小巧(26×28×7cm)，可装入一小手提箱内携带。
具有较好的社会效益和经济效益：本仪器具有价格低廉，操作简便等特点，故易于普及到基层单位和家庭，使这种有效的检测方法受益于更多的人。本仪器荣获国家专利局〈97中国专利技术及新产品博览会〉金奖。
参 考 文 献
1 孙涵芳等.单片机原理及应用.北京航空航天大学出版社，1987
2 陈嘉庆等.PL/M单片机程序设计语言，北京市新闻出版局，1992
3 范尚贤等.电子技术导论.高等教育出版社，1986
(1998年10月20日收稿), http://www.100md.com