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基于熱敏打印機(jī)的心電圖形快速打印方法的研究及應(yīng)用實(shí)例

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作者:天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院 于 超 李 剛 林 凌 諶雅琴 時(shí)間:2006-10-23 來(lái)源:電子技術(shù)應(yīng)用 收藏
目前,我國(guó)各醫(yī)院普遍使用的心電圖機(jī)絕大多數(shù)是機(jī)電式的,即通過(guò)電極檢測(cè)心電信號(hào),放大后直接記錄,存在著打印效率低、噪聲污染嚴(yán)重、心電波形失真等缺點(diǎn)。與之相比,數(shù)字式心電圖機(jī)通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)噪聲抑制和心電參數(shù)的提取,并采用數(shù)字式打印機(jī)輸出心電圖形,可為醫(yī)護(hù)人員提供更完美心電圖和更多診斷信息,必將成為市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì),有著更廣闊的應(yīng)用前景。由于數(shù)字心電圖機(jī)通過(guò)ADC采集的數(shù)據(jù)是離散的,要將其在圖紙上還原為原始的心電圖形,除了要將數(shù)據(jù)與圖紙上的離散點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來(lái),還要根據(jù)信號(hào)變化的趨勢(shì),在這些點(diǎn)之間連線,使之成為連續(xù)的圖形。將心電數(shù)據(jù)尤其是多導(dǎo)聯(lián)心電數(shù)據(jù)同步、準(zhǔn)確、快速打印出來(lái)是整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)和關(guān)鍵,而高效打印算法對(duì)數(shù)字心電圖機(jī)的開(kāi)發(fā)無(wú)疑是很有意義的。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展,打印機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域,成為各種智能數(shù)字化儀器儀表的重要數(shù)據(jù)輸出手段。而其中憑其體積小、重量輕、可靠性高、打印字符清晰、無(wú)噪聲、走紙均勻等獨(dú)特能而越來(lái)越受到青睞,更是成為小型醫(yī)療儀器如心電圖機(jī)的首先。

下面以筆者課題組開(kāi)發(fā)的12導(dǎo)同步心電圖機(jī)為例,介紹以普通52單片機(jī)為主控芯片應(yīng)用串行實(shí)現(xiàn)多種方式的心電圖形打印,并重點(diǎn)描述了12導(dǎo)聯(lián)同步打印方式的程序?qū)崿F(xiàn)方案。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)配置了一個(gè)內(nèi)置式數(shù)字打印機(jī),它主要由熱敏打印頭(W216-QS)和步進(jìn)電機(jī)組成。W126-QS點(diǎn)陣式熱敏打印頭打印數(shù)據(jù)采用串行輸入,其內(nèi)部不僅包含有由C-MOS集成芯片構(gòu)成的1728位移位寄存器,還包含借助高密度厚膜工藝制成的加熱元件。這些加熱元件通過(guò)鎖存和切換晶體管驅(qū)動(dòng),可在熱敏打印紙上產(chǎn)生1728個(gè)點(diǎn),對(duì)應(yīng)的打印寬度為216mm,分辨率為8dot/mm。熱敏打印頭所需的打印數(shù)據(jù)為串行數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)傳輸遵循SPI口的通信協(xié)議。系統(tǒng)采用了口線模擬SPI的工作方式與打印頭通信,電路如圖1所示。

考慮到52單片機(jī)內(nèi)部令有256字節(jié)的內(nèi)部RAM,系統(tǒng)還外擴(kuò)1片HM628128存儲(chǔ)12導(dǎo)心電數(shù)據(jù)和中間轉(zhuǎn)換結(jié)果。

2 系統(tǒng)軟件編寫

數(shù)字打印實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題:①如何將心電數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成打印數(shù)據(jù);②如果將數(shù)據(jù)輸出到數(shù)字打印機(jī)。通常采用的方法是轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)同時(shí)將其輸出到打印機(jī)打印。這樣節(jié)省了存儲(chǔ)器空間;缺點(diǎn)是程序?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜,通用性差(不同打印方式的數(shù)據(jù)輸出程序不同),系統(tǒng)功能不易擴(kuò)展,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和輸出都要考慮打印點(diǎn)位置,并且每輸出一點(diǎn)的數(shù)據(jù)都要調(diào)用一次程序,加大了系統(tǒng)開(kāi)銷。系統(tǒng)軟件中沒(méi)有采有這種方式,而是在內(nèi)存中開(kāi)辟216字節(jié)打印緩沖區(qū),將熱敏打印頭1728個(gè)點(diǎn)與216



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