PC心电图机硬件实现及EPLD在其中应用

　　1系统构成

　　PC心电图机的硬件包括传感器、放大与滤波电路、导联选择电路，A/D和中控El〕LD，具体构成见图l。传感器(L，R，F，v一V6，Rr)是一组电极，它们用于采集人体四肢(肢导)和胸部(胸导)体表微弱的电势差，并转换成弱电流信号。由于信号幅度只有不到5毫伏，因此先对其进行差分放大，以避免引人的干扰淹没心电信号。放大后的信号经过滤波保护和二次放大滤除了大部分噪声干扰，具有了足够的幅度和较高的信噪比，保护了其中的心电信号。在系统上层软件的设置卜，EPLD控制导联选择电路进行通道选择，将需要的某一路肢导或胸导选通，并进行12位的A/D转换。之后，EPLD完成与ISA总线的通信，将转换后的心电数据传送给_h层软件进行进一步的处理。图1虚线之中的部分最终以一块IsA总线插卡实现。系统中运算放大器和模拟通道等模拟器件都具有高速，抗噪的特性;12位A/D满足了心电图的每秒采集1000个点和转换精度小于0.1%的技术要求。在PC机的操作系统中，上层软件对心电数据进行存储、显示、打印、分析等操作。

　　2EPLD的设计

　　为了产生整个硬件系统各部分电路所需控制信号，满足上层软件通过IsA总线对插卡的控制过程，本系统的控制模块需要完成以下的控制步骤:地址译码、导联选择、启动A/D、接收数据、传送数据和数据锁存等。根据这样的具体要求，综合多种解决方案，本系统选择了由EPLD来实现中控功能，具体采用了Altera公司的EPM7032。

　　中控EPLD在实际系统的测试和运行中体现出了它的优越性:由于EPM7o32将整个控制功能在一片芯片上完成，且芯片面积不足4平方厘米，避免了由地址锁存器、译码器和逻辑门电路构成电路所带来的体积的增大，有效的减少了ISA插卡的面积，增强了硬件在共振测试中的稳固度;EPM7O32是MAX700o系列的EPLD，属于电可擦除可编程的逻辑器件，因此在调试中可以反复擦写。这为不同的硬件环境提供了最大程度的灵活性，可以针对不同的多路通道选择器件和A/D器件，提供不同的控制时序;另外，对不同的PC机硬件环境而言，ISA总线上空闲的地址也不尽相同，这样通过重新加载程序可以很方便的避免PC机的硬件冲突，适应不同用户的需求;同时，EPM7O32是通过软件现场编程，并且MAX+PLUSn编译环境下具有硬件加密的功能，这样就防止了控制芯片被硬件解密，使整个系统具有一定的保密性。此外，EPM7032还具有成本低，速度高，功耗小等特点。

　　根据各器件的控制信号与数据传输的逻辑关系和时序特性，作出了EPLD内部逻辑设计方案。EPLD的程序采用MAx十PLUS1110.0编译环境下的文本输人方式，该文本是用Altera公司的AHDL硬件描述语言编写的，其程序如下: