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基于S3C2410设计三导联远程心电监护

发布时间:2020-06-30 19:24:11 阅读: 来源:真空泵厂家

1 引 言

本文引用地址:随着人们生活水平的提高、生活节奏的加快,心血管疾病的发病率迅速上升,已成为威胁人类身体健康的主要因素之一。而心电图则是治疗此类疾病的主要依据,具有诊断可靠,方法简便,对病人无损害的优点,在现代医学中,变得越来越重要。常规心电图是病人在静卧情况下由心电图仪记录的心电活动,历时仅为几s~1 m,只能获取少量有关心脏状态的信息,所以在有限时间内即使发生心率失常,被发现的概率也是很低的。因此有必要通过相应的监护装置对患者进行长时间的实时监护,记录患者的心电数据。又由于心脏病的发生具有突发性的特点,患者不可能长时间地静卧在医院,但又需实时得到医护人员的监护,所以研发相应的便携式无线心电监护产品就显得更加重要。

目前虽说国内已有成型的无线心电监护产品,但其采用的方案大都是“采集器+发送器(PDA或手机)”,这必然导致其价格昂贵,且PDA或手机的其他功能对于绝大部分患者完全没有必要,所以到目前为止国内实用的无线心电监护产品领域还是空白。本文所述的远程心电监护系统是在医院的提案基础之上,进行充分调研之后设计的总体方案,主要实现如下功能:

三导联心电信号采集;

无线传输紧急情况下40 s的心电数据及诊断结果;

24小时心电图连续记录;

通过高速USB上传心电数据至PC机;

紧急呼叫。

2 系统总体设计

作为便携式手持远程移动终端,在设计时应充分考虑其体积小,功耗低,存储容量大和处理速度高的要求,因此在CPU的选择上十分慎重。经过资料收集和反复比较,最终选择了Samsung公司推出的基于ARM920T内核的S3C2410处理器,该处理器资料丰富,性价比高。

采用RISC架构的ARM微处理器一般具有如下特点:

体积小,功耗低,成本低,性能高;

支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集;

大量使用寄存器,使指令执行速度更快;

寻址方式灵活简单,执行效率高;

指令长度固定。

可以看出基于ARM的嵌入式处理器是便携式手持终端的最佳选择,所以在设计系统方案时首先定位在该系列处理器上。S3C2410处理器基于ARM920T处理器核,采用0.18 μm制造工艺的32位微控制器,采用五级流水线和哈佛结构,最高运行频率为203 MHz。该处理器具有:独立的16 KB指令Cache和16KB数据Cache、MMU、支持TFT的LCD控制器、NAND闪存控制器、3路UART、4路带PWM的Timer、丰富的I/O口、8路10位ADC、Touch Screen接口、IICBUS接口,以及2个USB主机和1个USB设备等丰富的外围设备。

S3C2410提供了一套较完整的通用外围设备,且使整个系统的功耗最低,从而免去了添加、配置附加外围接口的麻烦,有效地缩小了线路板的面积,这也正是本系统选择该处理器的重要原因。

系统的整体结构如图1所示,以S3C2410为核心,外扩了8 MB的NOR FLASH、64 MB的NAND FLASH以及16 MB的SDRAM等存储芯片,通过GPIO口扩展了键盘、LCD和蜂鸣器等人机接口单元,对外提供USB和UART等通信接口,同时连接了Siemens公司的MC35模块,以实现无线传输和紧急呼叫功能。从系统的总体功能结构来看,可将系统划分为5个模块:电源模块、心电数据采集模块、数据无线传输模块、图形用户界面模块、数据存储管理模块。

图1 系统总体结构

2.1 电源模块原文位置

系统采用单节1700 mAh锂离子可充电电池供电,但随着电量的释放,电压也在不断降低,变化范围为4.2~2.75 V。而本系统中分别需要一个4.3 V的MC35工作电压、一个3.3 V的I/O电压、一个1.8 V的CPU核电压和一个1.8 V的CPU职守电压。为了满足系统的要求,电源电路中必须同时具备升压稳压器和低压差线性稳压器。为了解决该问题系统采用1个开关型升压DCDC稳压器、1个3.3 V极低压差线性稳压器和2个带有Shutdown引脚的1.8 V低压差线性稳压器来组成供电系统,供电方案如图2所示。

图2 电源模块方案

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