基于单片机的医学信号检测仪的设计应用

基于单片机的医学信号检测仪的设计应用

 

 

　　本文采用的高性能微处理器芯片Atmega163，利用结构化、模块化程序设计的思想，实时地对8路人体生理信号进行采样，对数据实行压缩和优化处理，以115200bps的速率和上位PC机进行串行数据传输。

　　Atmega163是ATMEL公司推出的高档系列产品，是基于AVRRISC的低功耗CMOS8位单片机。在外部晶振为8MHz时，一条指令的执行时间仅为125ns，这种AVR单片机的结构有利于用C语言编程，从而能高效地开发出目标产品。为了对目标代码大小进行优化，AVR单片机采用了大型快速存取寄存器文件和快速单周期指令。通过在一个时钟周期内执行一条指令，Atmega163可以取得接近1MIPS/MHz的性能。

 

　　它将32个工作寄存器和丰富的指令集联结在一起，使所有的工作寄存器都和ALU，计算机CPU中的算术逻辑单元直接相连，允许在1个时钟周期内执行的单条指令同时访问2个独立的寄存器。Atmega163具有16K字节的Flash存储器，512字节在线可编程E2PROM，1024字节SRAM，外围有全双工UART串行通讯接口。此外，它还有2个具有比较模式的可预分频的8位定时器/计数器，1个可预分频，具有比较、捕捉功能的16位定时器/计数器。

 

　　Atmega163单片机提供了一个性能良好的10位模数转换器。如图1所示，A口为8路模拟信号输入端，如果AD功能禁止，则A口是一个8位双向I/O口。8路人体生理信号如心电、心音、颈动脉、脉搏、体温等，经过放大、滤波、去噪处理后，分别与A口的8个引脚相连。微处理器采集数据时，通过控制ADMUX寄存器进行通道路号选择，读取的数据由CPU作进一步处理。

 

　　基于RS-232的串行通讯接口电路

　　与上位PC机连接的J1应用了RS-232的5条信号线，其中，TX为PC机的发送信号线，RX为接收信号线，CGND为地线。而RTS和DTR不产生信号，仅在初始化时产生高低电平，RTS设为+12V，DTR设为-12V。三极管Q1的作用是使信号反相，并输出RS-232电平。

　　采用这种隔离措施会在信号线性度、共模抑制以及频率响应等方面引起问题，通常使电路稳定性变差，代价较高，且使电路变得更为复杂。而选用数字信号隔离技术，则可以克服上述缺陷。

 

　　光电隔离器6N137是把发光二极管与光敏管组合封装在一起的器件。由于两个部分之间是电气隔离的，光电隔离器件能圆满解决信号隔离与电平匹配的问题。通过这一隔离电路，可使PC机系统电源和测量仪器部分的电源完全隔离开来，从而保证医学仪器的安全性，防止电击危险，减小患者漏电流，同时也减少了计算机对检测电路的干扰。

 

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