基于MSP430心肺聽診技能訓練系統(tǒng)設計方案

基于MSP430心肺聽診技能訓練系統(tǒng)針對現代醫(yī)學模擬教學的發(fā)展，改變過去用射頻和特制聽診器來模仿心肺聽診過程，在操作上更逼真臨床真實環(huán)境。以低功耗的MSP430為核心，并在模型人上安裝27個專用設備來模擬人體的共118種心肺聽診的疾病聲音。另外還可以用遙控器設置模型人的疾病類型，通過聽診器來識別模型人位置點發(fā)出的聲音來辨別疾病。再現臨床醫(yī)學的工作場景，為學習者提供一個無風險的學習臨床知識和技能的條件與環(huán)境。此外還添加了上位機教學系統(tǒng)，上住機根據收到的位置信號來控制上位機軟件界面的顯示，可以顯示聽診的位置、聲音特點、與呼吸的關系以及聲音的波形信息，還可以外接揚聲器放大播放所聽到的心肺聲音，達到醫(yī)學教學的目的。

1 系統(tǒng)結構組成

從結構方面看，該系統(tǒng)可以分成模型人和遙控器兩部分。模型人主要有內部無線接收裝置和控制裝置以及人體表面的專用裝置。遙控器上有液晶顯示屏、鍵盤以及相關說明。考核者可以很方便地向模型人內部的無線接收裝置發(fā)出指令信號，無線接收裝置以收到的指令來確定是什么疾病類型，從而控制模型人身上各位置點應該發(fā)出什么聲音，當聽診器接觸到模型人身上相應的位置點時，相應的裝置會給控制單元一個位置信號，然后控制單元將這個信號通過多路模擬開關控制相應的喇叭閉合發(fā)出所在點的心肺聽診音，被考核者通過聽診器將此聲音傳到人耳朵里，這就完整模擬了一次真實的聽診過程。被考核者通過聽診器的探頭觸診模型人的不同體位，并通過聽診器來聽診不同位置的各種病理特征，由此來判斷是否為某種疾病，從而達到教學和培訓的目的。

2 系統(tǒng)的功能組成

從功能方面，該系統(tǒng)又可分為語音播放單元、多路模擬開關、位置識別開關、無線通信單元和電源及低功耗設計單元六個部分。其中模型人內部系統(tǒng)框圖如圖1所示。

遙控器的系統(tǒng)框圖如圖2所示。

2.1 主控制器芯片的選擇

主控制器是整個系統(tǒng)的核心部分，主控制器芯片的選擇關系到整個系統(tǒng)功能的實現與否。本系統(tǒng)要實現語音播放、無線收發(fā)、多路模擬開關、電源低功耗、上位機教學等功能，所以就要求該芯片具有較高的運算速度，較大的RAM和FLASH空間，具有可擴展的IO口(比如I2C，SPI等)兼容一些外部芯片(如帶有SPI的FLASH存儲器或者一些其他芯片)，并且功耗較低，調試方便等。綜合上述因素，主控制芯片用美國德克薩斯(TI)公司生產的MSP430，因為該系統(tǒng)是便攜式心肺聽診系統(tǒng)，采用電池供電的方式，所以要求必須超低功耗，這樣才能滿足醫(yī)學教學的要求，而該芯片最大的特點就是低功耗，電壓準備工作模式是3.3 V，正常工作時電流在幾毫安，完全滿足系統(tǒng)要求。該芯片具有如下性能：

低電壓范圍：1.8～3.6 V;

超低功耗：標準模式1.3 mA，RAM保持關閉時為0.1 mA;

低電流：7 mA在32 kHz，2.2 V，250 mA在1 MHz，2.2 V;

5種節(jié)點模式和6 ms內從等待模式喚醒;

16位RISC指令結構和125 ns指令周期;

12位A/D轉換和內部參考電壓、采樣保持、自動掃描特性;

16位定時器并帶有映射寄存器的7路捕獲、比較寄存器，定時器B;16位定時器并帶有3路捕獲/比較寄存器，定時器A;片內比較器;

串行在線編程，無須外部編程電壓，安全熔絲保護程序代碼;

內含60 KB閃存，2 KB隨機存儲器。