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使用LPC1700的IEC 60601-1-8音頻警報(bào)發(fā)生器

作者: 時(shí)間:2010-02-08 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
復(fù)位菜單

MCB加載完音頻報(bào)警固件后,當(dāng)MCB上的COM1接口連接到運(yùn)行HyperTerminal、TeraTerm或類似終端程序的PC上時(shí),復(fù)位以后,用戶就會(huì)看到具有下列菜單的提示:串口設(shè)置為9600比特率、一個(gè)開始位、一個(gè)停止位、無奇偶校驗(yàn)、無流量控制。


圖2 復(fù)位菜單


圖3 高級(jí)優(yōu)先權(quán)報(bào)警菜單

按下1到8之間的任意一個(gè)數(shù)字,然后按下回車,將開始對(duì)應(yīng)報(bào)警類型的高級(jí)優(yōu)先權(quán)報(bào)警順序。類似的菜單動(dòng)作將針對(duì)中等優(yōu)先權(quán)、低級(jí)優(yōu)先權(quán)和試驗(yàn)菜單而獲得,參見圖4、圖5、和圖6中所示。


圖4 中等優(yōu)先權(quán)菜單


圖5 低級(jí)優(yōu)先權(quán)菜單


圖6 和試驗(yàn)菜單

試驗(yàn)菜單中的命令提供了具有諧波的最高和最低頻率音調(diào)的短1秒脈沖,以及本應(yīng)用程序所需要的最高和最低單一頻率音調(diào)。這是為了方便進(jìn)行性能試驗(yàn)。單一音調(diào)的生成是通過讓‘ToneWeights’矩陣中的所有值都等于0,但正在生成的隔離音調(diào)除外。命令5將所有ToneWeights矩陣值都復(fù)位到它們的初始值。

外部硬件要求

外部DAC濾波器

對(duì)于在應(yīng)用規(guī)格書中做的試驗(yàn),增加了一個(gè)簡單的三極RC濾波器,以便從信號(hào)中過濾掉25kHz采樣速率分量。使用的濾波器如圖7所示,它提供的截取頻率范圍處在9kHz到10kHz。由于樣品速率高于正常人類聽覺范圍,所以沒有濾波器,成本敏感的應(yīng)用程序就可以通過。另外,在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)之后通常需要一個(gè)耦合電容器,因?yàn)镈AC的直流電平一般為1.65 V。


圖7 三極RC DAC濾波器

如果不打算成為高的阻抗輸入,或者這個(gè)信號(hào)是外部固定的,那么建議使用緩沖器。

性能分析

通過使用上一段描述的輸出濾波器,執(zhí)行了波譜分析試驗(yàn),以驗(yàn)證信號(hào)的頻譜含量,并估計(jì)信噪比。此外,還進(jìn)行了示波器捕捉,以顯示生成的警報(bào)音調(diào)的升降和其它瞬時(shí)特征。MCB DAC的輸出被饋送到Mackie CR1604-VLZ音頻混合器(用于平頻率響應(yīng)的EQ集),以便給筆記本電腦內(nèi)部Sigmatel Codec提供正確的電平。筆記本電腦正在運(yùn)行True Audio的TrueRTA波譜分析儀軟件包。前文已詳細(xì)描述過的試驗(yàn)菜單被用來提供分析中使用的試驗(yàn)音調(diào)脈沖。

利用DAC濾波器的多重音調(diào)生成的波譜分析

利用上文詳細(xì)描述的三極10kHz RC濾波器之后獲得的板輸出,進(jìn)行下列波譜分析儀捕捉。

具有諧波的應(yīng)用程序(C4)中最低頻率音調(diào)的波譜如圖8所示。這些諧波在振幅方面互相非常接近。這將容易地滿足 -1-8技術(shù)規(guī)格,因?yàn)樗鼈冎灰笾C波處在互相之間15 dB的范圍內(nèi)。信噪比看起來超過55dB,也能提供非常好的噪聲性能。波譜分析中顯示的缺少其它諧波也證明了由Goertzel算法生成的正弦波的扭曲很低。


圖8 具有諧波的C4

圖9顯示了在具有諧波的應(yīng)用程序(C5)中最高頻率音調(diào)的波譜分析。由圖可知,具有諧波的C5音調(diào)的波譜也具有良好的信噪比和低扭曲,而且能夠?qū)⒒疽舴椭C波的振幅保持在幾個(gè)分貝的范圍內(nèi)。


圖9 具有諧波的C5

結(jié)論

本應(yīng)用中呈現(xiàn)的醫(yī)療報(bào)警的方法為符合-1-8標(biāo)準(zhǔn)的音頻醫(yī)療警報(bào)提供了一種有效、低成本、高性能的方法。技術(shù)規(guī)格也說明,在報(bào)警聲音方面設(shè)備差異的細(xì)微程度對(duì)于操作人員是有利的。除了能滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求以外,此處提供的固件實(shí)施允許容易地自定義音調(diào),同時(shí)仍然能夠保持在技術(shù)規(guī)格參數(shù)范圍以內(nèi)?;贏RM Cortex-M3內(nèi)核的NXP 17xx系列微控制器能提供非常高速度的性能和準(zhǔn)確的定時(shí),這特別適合于實(shí)施類似于本示例中使用的算法。利用在96 MHz的頻率下運(yùn)行的1768處理器,本應(yīng)用程序使用大約8 %的可用處理器帶寬和小于10K的代碼空間,這樣就為其它附加的應(yīng)用程序留出了大量的代碼空間和處理能力。因此,非常容易將對(duì)IEC-1-8標(biāo)準(zhǔn)的支持增加到任何醫(yī)療電子應(yīng)用中。

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