心电模拟波形发生系统的设计

　　0　引　言

　　随着现在社会的发展,人们也日益开始关注健康事业的发展,对医学技术的要求也越来越高。现实中很多病例无法通过现实病例学习,更多的医生培养只能通过模拟设备进行,心电波形模拟波形发生系统的设计就是其中一个例子。

　　心电模拟发生系统使用4种不同频率的标准心电波形及用于测试的方波、锯齿波、三角波和正弦波,通过算法拟合出病人的34种异常心电波形(包括成人和儿童的),各周期波形可采用插入不同的延时子程序来实现。提取医院病人的异常心电波形,通过拟合的方法可以模拟和转换除颤后的正常波形,依据此方法设计出一个心电信号发生系统,系统可以采集、模拟任意导联心电信号,并将结果存储到心电数据库供研究分析使用。最后设计出一种用微控制器和波形输出以及键盘转换电路构成的心电模拟波形发生器[1-2]。

　　该系统是根据标准心电图的有关原理,利用数字技术和软件仿真相结合的原理研制而成的,严格按照医学的相关规定,产生的模拟心电波形完全满足医学教学的目的,在各种病人异常心电图的关键点处达到几乎逼真的效果。当系统接收到高压除颤信号以后,根据系统的预设置,将异常心电波形转换成正常的心电波形,这就模拟了一次正常的高压除颤过程。该系统可以用于医疗培训机构,使学员快速掌握心电除颤的原理和方法,省去了很多不必要的麻烦,具有广阔的市场前景。

　　1　系统设计

　　心电模拟波形系统主要以ARM9处理单元为核心,另外还有高压除颤采集电路、D/A转换模块、波形输出电路、键盘接口电路与监护仪信号匹配以及应用程序的设计等几个部分。

　　ARM微处理器是一种高性能、低功耗的32位微处器,它被广泛应用于嵌入式系统中。ARM9代表了ARM公司主流的处理器,已经在手持电话、机顶盒、数码像机、GPS、个人数字助理以及因特网设备等方面有了广泛的应用[3]。

　　本系统采用的ARM9嵌入式开发平台,主要利用ARM9丰富的I/O资源和快速处理的强大功能。

　　ARM9处理器的主要结构及其特点如下:

　　(1) 32 b定点RISC处理器,改进型ARM/Thumb代码交织,增强性乘法器设计。支持实时(real-time)调试。

　　(2)片内指令和数据SRAM,而且指令和数据的存储器容量可调。

　　(3)片内指令和数据高速缓冲器(cache)容量从4 KB~1 MB。

　　(4)设置保护单元(protcction unit),非常适合嵌入式应用中对存储器进行分段和保护。

　　(5)采用AMBA AHB总线接口,为外设提供统一的地址和数据总线。

　　(6)支持外部协处理器,指令和数据总线有简单的握手信令支持。