心電模擬波形發(fā)生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

芯片內(nèi)有一個(gè)8位DAC寄存器，形成兩級(jí)緩沖方式，這樣可使DAC在轉(zhuǎn)換輸出前一個(gè)數(shù)據(jù)的同時(shí)，采集下一個(gè)數(shù)據(jù)并送到8位輸入寄存器，以提高D／A的轉(zhuǎn)換速度。更重要的是，能夠在多個(gè)轉(zhuǎn)換器分時(shí)進(jìn)行D／A轉(zhuǎn)換時(shí)，可以同時(shí)輸出模擬信號(hào)，使多個(gè)轉(zhuǎn)換器并聯(lián)工作，以增加轉(zhuǎn)換位數(shù)，達(dá)到提高轉(zhuǎn)換精度目的。考慮到要采用三路D／A，如果每一路獨(dú)占8個(gè)I／O端口，再加上若干控制端口，處理器提供的I／O端口數(shù)遠(yuǎn)不能滿足要求。所以計(jì)劃采用共用數(shù)據(jù)端口，外接I／O口片選的方式來實(shí)現(xiàn)。這樣可以節(jié)約16個(gè)I／O口，也滿足了信號(hào)輸出同步性的要求。
2．2 信號(hào)采集電路
根據(jù)除顫高壓發(fā)生器的要求，當(dāng)有高壓放電信號(hào)時(shí)，由于高壓除顫信號(hào)具有的放電電流具有雙向性，并且是在5ms時(shí)間內(nèi)將電壓由12 V直流電壓轉(zhuǎn)換為4 000 V以上的高壓，使電容容量達(dá)到較高的程度，所以在安全性能上要充分考慮。
由除顫的高壓特性可以知道，除顫高壓發(fā)生器采用單端正激式升壓控制模式，除顫高壓有兩個(gè)明顯的特性：
(1)變壓比較大，由12 V直接升到4 000 V以上；
(2)對(duì)充電速度要求也比較高。
正激式變換優(yōu)點(diǎn)是電路比較簡單，工作穩(wěn)定，可靠性高，不存在由于電路不平衡造成的偏飽和問題。
2．3 波形輸出電路
選擇4個(gè)不同心率的正常心電波形作為信號(hào)源，模擬輸出Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，aVR，aVL，aVF心電信號(hào)。設(shè)探測電極在左上肢(LA)、右上肢(RA)、左下肢(LL)各點(diǎn)的電位分別為VL，VR，VF。
標(biāo)準(zhǔn)肢體導(dǎo)聯(lián)關(guān)系式如下：

威爾遜中心電端電壓為0，故有：

2．4 右腿驅(qū)動(dòng)電路
右腿驅(qū)動(dòng)電路是將采集到的心電信號(hào)進(jìn)行反向放大，傳到右腿驅(qū)動(dòng)電極，對(duì)共模干擾信號(hào)來說這是個(gè)負(fù)反饋，因此可有效地削弱人體上感應(yīng)的共模干擾信號(hào)，以達(dá)到較強(qiáng)抑制頻率干擾的目的，采用右腿驅(qū)動(dòng)，還可以使干擾電壓降到1％以下，能夠很好地達(dá)到所要求的效果。

3 系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要是在嵌入式Linux硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上完成的。系統(tǒng)軟件主要有主程序和產(chǎn)生的各種波形的子程序構(gòu)成以及系統(tǒng)硬件驅(qū)動(dòng)程序的編寫。主程序主要是對(duì)各個(gè)子程序的調(diào)用和組織，使整個(gè)系統(tǒng)能夠有序運(yùn)行。驅(qū)動(dòng)程序是為了能讓系統(tǒng)內(nèi)核和系統(tǒng)之間的接口正常運(yùn)行的。軟件也配合硬件電路進(jìn)行心電采集、傳輸和模擬等。
3．1 應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)界面
軟件開發(fā)工作主要涉及界面程序的開發(fā)。界面程序的編寫主要是用Qt來完成的，驅(qū)動(dòng)主要是用C編寫的。界面設(shè)計(jì)是兩種波形同時(shí)輸出，反映正常的心電除顫過程。
系統(tǒng)的軟件界面設(shè)置框圖如圖3所示。