基于心电监护治疗仪的LCD驱动设计

　　心脏病的发作具有随机性和突发性的特点, 外科手术、查房现场、医生院内外会诊、农村基层医院出诊、野外急救等移动医疗行为, 都十分需要一种实用、小型、轻便的心电监护仪[1], 笔者将 LCD 液晶显示屏与 C8051F020[2]相结合, 研制了心电监护治疗仪。其显示心电部分采用 M320240 液晶显示模块, 点阵数为 240 行×320 列, 不仅能显示字符、汉字及各种图形, 并且可实现屏幕的上下左右滚动显示、反转显示及显示闪烁等功能,模块兼容 SED1335 控制器, 能实时显示精确、清晰的 ECG 波形, 连续自动的检测和计算 ECG 主要参数[3]。

　　将 LCD 应用于心电监护系统中, 针对心电监护治疗仪器的临床特点, 确定系统的操作功能目标:

　　( 1) 数据采集处理, 通过 A/D 通道采集心电信号, 采样频率 1000Hz, 采样精度 8 位, 经过滤波处理实时显示在液晶显示屏( LCD) 上。

　　( 2) 键盘驱动功能, 通过键盘设置参数, 实现心内 / 心外( CX/CI) , 起搏方 VVI/AAI(按需起搏)[4], VOO/AOO (固频起搏)[4],电压( V) 和增益的选择、调整。

　　( 3) 刺激发送, 固频脉冲发送和按需发送脉冲, 脉冲宽度可以调节。

　　( 4) 心率计算, 实时显示的 ECG 波形上计算心率值, 将数据转换为显示代码送显。

　　1 M320240 液晶模块内部结构

　　M320240 液晶模块主要由显示控制器 RA8835、LCD 显示器和 LCD 背光等三部分组成, RA8835 是整个液晶模块的核心, 兼容控制器 SED1335, 通过对 RA8835 的编程可以实现点阵式 LCD 的各种应用[2]。RA8835 相比 SED1335 控制器, 主要具有以下特点:

　　( 1) 占空比从 1/2- DUTY 到 1/256- DUTY;

　　( 2) 160 个 5×7 点阵内建字符;

　　( 3) 可在外部字符发生器建立 64 个 8×8 或 8×16 的字符;

　　( 4) 可在外部字符发生器建立 256 个 8×8 或 8×16 的字符;

　　( 5) 低功耗( 在 VDD=5V 时, 仅 5mA 操作电流) 。

　　笔者着重介绍由 C8051F020 单片机控制的 M320240 点阵式 LCD 实现字符、图形显示的方法, 及实时显示动态心电图。

　　2 硬件设计

　　液晶显示模块与单片机的联机方法通常有直接访问和间接控制两种方式, 本系统采用的是 C8051F020 单片机, 通过间接访问方式控制液晶显示屏( LCD) , 如图 1 所示。

　　图中 STC 单片机的 P2 口连接 LCD 数据口 D0- 7, LCD 片选端由单片机 P3.0, P3.1 控制。读写控制由单片机的 P0.2 与INT1 端口使能。另外 RA8835 控制器提供一套完整的指令系统实现对 LCD 屏的系统控制、显示控制、绘图控制和内存控制, 能迅速解译发来的指令代码, 将参数置入相应寄存器内, 并触发相应的逻辑电路运行。控制器可管理 64K 显示 RAM, 管理内 藏 的 字 符 发 生 器 及 外 廓 的 字 符 发 生 器 CGRAM 或 EX-CGROM。RA8835 有 13 条指令, 多数指令带有参数, 参数值由用户根据所控制的液晶显示模块的特性和显示的需求来设置,如表 1 所示。