多功能医学心电信号发生器研制

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1、多功能医学心电信号发生器研制摘要：设计一个能够输出用于医学上的标准心电图信号，同时还能输出其他波形信号的发生器。在设计过程中，首先研究该发生器的设计要求，再对其硬件的各部分电路进行研究，最后对其软件的各部分程序进行研究。经过软件调试的结果完全达到其设计要求，可以满足各种心电图仪器的校准和维护的应用要求。关键词：心电信号发生器；PWM；ARM；医学应用中图分类号：TN710?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2014）14?0098?02Developmentofmulti?functionECGsign

2、algeneratorHUANGYu?yan（DepartmentofInformationTechnology，HainanMedicalCollege，Haikou571101，China）Abstract：AgeneratorthatcanoutputstandardECGsignalusedinmedicineandoutputotherwaveformsignalsisdesigned.Inthedesignprocess，thedesignrequirementsofthegenerator，everyp

3、artofthecircuitofitshardwareandeachpartofprogramofitssoftwareareresearched.Thesoftwaredebugging6resultsprovesthatthegeneratorhasreachedthedesignrequirement.Thegeneratorwasdesigned，whichcanmeettheapplicationrequirementsofECGinstrumentcalibrationandmaintenancefor

4、avarietyofmedicalschools.Keywords：ECGsignalgenerator；PWM；ARM；medicalapplication基于ARM芯片，利用PWM原理实现心电信号的解决方案，将处理过的PWM信号直接通过低通滤波器而得到所需波形信号。该设计硬件设计上采用了NXP公司生产的基于ARMCotex?M3内核的LPC1768芯片作为信号发生器的主控芯片，充分利用了该芯片丰富的外设资源以及高集成度的特性和快速处理数据的能力。本设计能够输出用于医学上的标准心电图信号，同时还能输出其他的波形信号

5、，如：正弦波信号、三角波信号、锯齿波信号、反锯齿波信号和方波信号等一系列信号，是一种小型便携式多功能心电信号发生器，功能齐全，操作简单，便于携带，可满足医学院校的实验教学[1]、医疗仪器校准[2?3]、测试[4]和演示[5?6]等领域。1设计要求6本设计主要研究内容为利用ARM芯片控制产生用于医疗器械检测的信号源，具体为心电图波形信号、正弦信号、三角波信号、锯齿波信号、反锯齿波信号、方波信号等。主要完成的工作如下：（1）基于ARM的PWM控制模块的实现；（2）利用Matlab提取所需波形数据；（3）使用一块2.4英寸

6、240×320的TFT?LCD显示屏对信号的参数进行显示。2硬件实现2.1总体硬件设计框架本设计中将ARMLPC1768作为主控芯片，产生PWM信号，将其通过一个二阶的RC低通滤波器就能输出所需信号，通过按键电路，控制输出信号频率；通过GPIO口连接显示电路，显示输出信号幅度、频率参数。具体系统硬件结构如图1所示。2.2按键部分本系统中共设计了3个按键，其中一个是复位按键，控制整个系统的硬件复位；其余两个按键用来分别控制频率的增加和减少。2.3电源部分电源模块中使用外部9V直流稳压电源或者USB供电，当使用外部9V电

7、源供电时，先利用电源芯片LM1117?5将电压降为5V，然后再利用一片LM1117?3.3将5V电压变为LPC1768正常工作电压3.36V；当使用USB供电时，只需使用跳线连接到LM1117?3.3芯片上，就能为系统提供正常工作电压。图1系统硬件结构图2.4LCD显示部分显示模块的主要功能是将输出信号的参数实时的通过LCD屏显示出来，便于指示和操作。在显示模块中使用的北京铭正同创科技有限公司生产的MzT24?2显示器，它是一块高画质的TFT真彩LCD，带有丰富的接口、编程使用方便、扩展接口容易等优异性能。MzT24

8、?2内置专用驱动和控制IC（SPFD5408），并且驱动IC自己集成显示缓存，无需外部显示缓存。2.5低通滤波部分由LPC1768输出PWM信号后，将其通过一个二阶的无源RC低通滤波器，滤除高频成分。3软件结构系统的软件设计主要包括PWM处理程序、按键处理子程序和LCD驱动程序这三个主要部分，程序设计流程图如图2所示。图2程序设计流程图3.1集