ARM處理器LPC2210在腦血氧監(jiān)測(cè)儀中的應(yīng)用

探頭脈沖驅(qū)動(dòng)電路

腦血氧探頭部分的前置放大電路需要系統(tǒng)提供+5V和-5V電源,同時(shí)燈泡需要提供電壓大約為9V、周期為4s、占空比為1／3的脈沖方波,以實(shí)現(xiàn)760nm和850nm兩個(gè)光源輪流發(fā)光和檢測(cè)到響應(yīng)的背景噪聲。脈沖方波可以由LPC2210的PWM實(shí)現(xiàn),可是其輸出電壓為3.3V,不足以驅(qū)動(dòng)探頭燈泡發(fā)光,因此采用了開(kāi)關(guān)模式電壓轉(zhuǎn)換器MAX1848,它產(chǎn)生最高至13V的輸出電壓,足以驅(qū)動(dòng)小燈泡。通過(guò)燈泡的正向電流與加在CTRL引腳的電壓成正比,將LPC2210的P0.9和P0.8定義成PWM狀態(tài),通過(guò)軟件使其產(chǎn)生上述的脈沖方波,接在CTRL上。當(dāng)加載在CTRL上的電壓小于100mV時(shí),MAX1848會(huì)進(jìn)入關(guān)斷模式,這樣可以實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)光功能。探頭與系統(tǒng)電路之間采用了標(biāo)準(zhǔn)的9針接口,方便組裝和拆卸。放大電路如圖6所示。

濾波放大電路

腦電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般處于含有大量電器設(shè)備的環(huán)境,通過(guò)腦電檢測(cè)裝置導(dǎo)聯(lián)線(xiàn)及人體自身的分布電容,電磁干擾尤其是50Hz工頻干擾極易引人人體。低通濾波是一種常用除工頻干擾的方法,這種處理方法使電路得到簡(jiǎn)化,濾波后的截止頻率約為33Hz。集成運(yùn)算放大器LM324將濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大,通過(guò)LPC2210的P0.27和P0.28進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào),如圖6所示。再根據(jù)Lambert-Beer定律,利用軟件進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算,得到腦組織的血氧參數(shù),通過(guò)顯示屏輸出,實(shí)現(xiàn)雙探頭檢測(cè)雙側(cè)腦組織局部血氧參數(shù)的功能。

系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件應(yīng)用ADS1.2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境編寫(xiě)和調(diào)試,它是ARM公司推出的ARM核微處理器集成開(kāi)發(fā)工具。在μC／OS-II操作系統(tǒng)上,應(yīng)用C語(yǔ)言編寫(xiě)源程序,使用ADS1.2中的CodeWarriorIDE進(jìn)行操作系統(tǒng)移植、軟件的編譯、連接生成二進(jìn)制代碼。通過(guò)AXD調(diào)試器和JTAG進(jìn)行調(diào)試,最后固化到系統(tǒng)的FLASH上。

結(jié)語(yǔ)

本文介紹了嵌入式腦血氧監(jiān)護(hù)儀的系統(tǒng)電路設(shè)計(jì),用于實(shí)現(xiàn)雙路雙側(cè)腦組織血氧的參數(shù)監(jiān)測(cè),可通過(guò)串口通訊的方式將監(jiān)測(cè)參數(shù)和病人的信息傳輸?shù)絇C機(jī)進(jìn)行儲(chǔ)存和管理,也可使用以太網(wǎng)接口將信息發(fā)送至遠(yuǎn)程終端便于進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷。在家庭、野外或者戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)中有比較廣泛的實(shí)用前景。