基于MXT8051的便攜式脈搏&心電監(jiān)測儀

　　引言

　　根據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)Databeans預(yù)測，至2011年醫(yī)療電子用半導(dǎo)體產(chǎn)值將超過40億美元，以家用市場成長速度最快，平均年成長率高達(dá)12%。輔助復(fù)健、治療裝置、監(jiān)視/傳感器與遙測裝置等，成為家用電子醫(yī)療市場的大頭。本文提出的方案正是迎合了這一發(fā)展趨勢。本文提出的方案可以實(shí)現(xiàn)脈搏監(jiān)測、簡易的三導(dǎo)鏈心電監(jiān)測功能，使設(shè)備的體積減小，便于攜帶。設(shè)備基于MXT8051開發(fā)，具有低成本，低功耗的特點(diǎn)，適合家庭用戶使用。

　　總體方案

　　系統(tǒng)以高速高性能單片機(jī)MXT8051為核心，接收來自模擬前端的模擬信號。運(yùn)用片上運(yùn)放對模擬信號進(jìn)行放大濾波，然后采用MXT8051片上AD進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號以便單片機(jī)進(jìn)一步處理。

　　系統(tǒng)發(fā)揮MXT8051單指令周期的高速特性，對AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行數(shù)字信號處理——FIR濾波，以降低信號的噪聲。

　　系統(tǒng)還采用多線程技術(shù)，MXT8051同時完成鍵盤掃描、LED驅(qū)動、高清LCD屏的驅(qū)動、將數(shù)據(jù)上傳PC機(jī)等工作。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　系統(tǒng)的程序采用C語言編寫，基本工作過程：主程序完成系統(tǒng)初始化后，進(jìn)入寫LCD和計算并顯示當(dāng)前心率的循環(huán)狀態(tài)。寫LCD和計算心率分別有一個標(biāo)志位來控制，當(dāng)標(biāo)志位置1時，往LCD寫一幀數(shù)據(jù)或計算一次心率，并將標(biāo)志位清零。標(biāo)志位由AD中斷函數(shù)來置位。主程序流程圖如圖2(a)所示。

　　AD中斷函數(shù)讀取采集到的信號數(shù)據(jù)。因為向LCD寫一幀數(shù)據(jù)的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于AD采樣的時間間隔，為了均勻濾波運(yùn)算的工作量，將濾波運(yùn)算也放到AD中斷函數(shù)中進(jìn)行。經(jīng)測量，兩次濾波運(yùn)算之間的時間間隔為6.7ms，而進(jìn)行一次濾波運(yùn)算的時間為80ms，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于兩次濾波的時間間隔，不會影響中斷函數(shù)的運(yùn)行效率。當(dāng)采集到32個數(shù)據(jù)時，將LCD標(biāo)志位置位，中斷結(jié)束后，由主程序?qū)崟r顯示采集的數(shù)據(jù)波形。另外，脈沖的計數(shù)和計時也都在AD中斷程序中進(jìn)行，當(dāng)脈沖計數(shù)和計時達(dá)到預(yù)設(shè)要求時，心率計算標(biāo)志位置位，中斷完成后由主程序計算當(dāng)前心率，中斷函數(shù)流程圖如圖2(b)所示。

　　定時器中斷程序完成按鍵狀態(tài)讀取，當(dāng)有按鍵按下時，則進(jìn)行相應(yīng)的切換。