基于TMS320LF2407ADSP心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　整個(gè)系統(tǒng)可分為心電信號(hào)采集部分和信號(hào)處理部分。信號(hào)處理部分以TMS320LF2407A為處理器，擴(kuò)展了外部存儲(chǔ)器、液晶顯示、按鍵和串行通訊接口等。

　　電源是系統(tǒng)工作的首要條件，本系統(tǒng)采用5V和3.3V兩種電壓，系統(tǒng)輸入電源電壓為5V直流，因此需要轉(zhuǎn)換，本系統(tǒng)采用AMS1117-3.3進(jìn)行5V~3.3V電壓轉(zhuǎn)換，發(fā)光二極管D3為電源指示燈。

　　心電圖（ECG）采集電路通過傳感器采集心電信號(hào)然后把采集的模擬信號(hào)送到TMS320LF2407A內(nèi)部集成的10位A/D輸入端進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，采用由兩個(gè)事件管理器來觸發(fā)一個(gè)16通道輸入的A/D轉(zhuǎn)換器的方式來提高轉(zhuǎn)換精度以精確采集微弱的心電信號(hào)。

　　TMS320LF2407A內(nèi)部集成了1.5K RAM和32K FLASH，32K FLASH容量已基本夠用，而內(nèi)部的RAM存儲(chǔ)空間太小，為保存大量的采樣數(shù)據(jù)、運(yùn)算的中間結(jié)果和提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度，系統(tǒng)增加了外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）和外部程序存儲(chǔ)器（RAM），分別用TMS320LF2407A的PS和DS信號(hào)進(jìn)行片選。本系統(tǒng)采用的RAM存儲(chǔ)器是兩片 IS61LV6416-10T，它的存儲(chǔ)容量為64K 16位。數(shù)據(jù)存取時(shí)間為10ns，能滿足高速運(yùn)行的需要，工作電壓為3.3V，與DSP工作電壓一致，無需電平轉(zhuǎn)換電路。

　　液晶顯示模塊用來顯示心電圖，使用戶在沒有PC機(jī)的情況下也可以直觀地觀察到心電圖。心電圖也可以通過串口和PC機(jī)相連由PC機(jī)顯示。在不用來顯示心電圖時(shí)，液晶可以顯示系統(tǒng)狀態(tài)和其他信息。此液晶模塊內(nèi)含SED1335控制器，分辨率為128 128，該模塊特點(diǎn)是功耗低、抗干擾能力強(qiáng)，模塊上集成了液晶顯示控制器、驅(qū)動(dòng)器、RAM,ROM和LCD顯示器，使用時(shí)只需向模塊送入相應(yīng)的命令和數(shù)據(jù)即可顯示所需信息。與DSP接口簡(jiǎn)單，使用方便靈活。 TMS320LF2407A是3.3V供電，液晶模塊是5V電源供電，所以它們之間要通過電平轉(zhuǎn)換電路連接，本系統(tǒng)采用SN74LV16345A來實(shí)現(xiàn)電平匹配。

　　TMS320LF2407A集成了一個(gè)全雙工異步串口，可以實(shí)現(xiàn)心電模塊和PC機(jī)或者其他設(shè)備的通信。但是RS232電平和TTL電平不兼容，我們使用了一片電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232，它采用+5V單電源供電，電路簡(jiǎn)單，使用方便。

　　為了方便設(shè)置，系統(tǒng)還增加了按鍵模塊，用戶可以通過按鍵來控制系統(tǒng)的一些功能，如啟動(dòng)和停止等。

軟件設(shè)計(jì)

　　了解和分析心電的特征是研究心電信號(hào)檢測(cè)的基礎(chǔ)，針對(duì)心電在不同頻段的特征，設(shè)計(jì)相應(yīng)頻段的檢測(cè)算法，這是軟件設(shè)計(jì)的重要任務(wù)。

　　心電圖是由一系列的波組所構(gòu)成，每個(gè)波組代表著每一個(gè)心動(dòng)周期。一個(gè)波組包括P波、QRS波群、T波及U波，研究表明心電主要的波段在QRS波，R波以及P波段。心率變異性（HVR）分析目前在臨床研究中受到了普遍的重視，是分析心電異常的主要方法。心率變異性分析的對(duì)象是心電波形的RR間期，系統(tǒng)在對(duì)數(shù)據(jù)采樣時(shí)，就對(duì)波形的R波進(jìn)行定位，找到R波位置，并計(jì)算出相鄰R波的間隔RR間期，然后存儲(chǔ)。系統(tǒng)軟件的任務(wù)就是把采集到的心電信號(hào)進(jìn)行濾波，然后進(jìn)行心率變異性分析，計(jì)算出RR間期，最后把最終的心電圖顯示在液晶屏幕上。

　　所有程序調(diào)試結(jié)束后，用仿真器的FLASH燒寫程序通過JTAG口將目標(biāo)代碼下載到TMS320LF2407A的FLASH中去，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行。

結(jié)束語(yǔ)

　　本文設(shè)計(jì)了一種以TMS320LF2407A DSP為信號(hào)處理器的心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)把心電信號(hào)的采集、分析和顯示集成于一體,而且系統(tǒng)體積小、成本低、便于攜帶、實(shí)用性強(qiáng)。