基于MSP430心肺聽診技能訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計方案

基于MSP430心肺聽診技能訓(xùn)練系統(tǒng)針對現(xiàn)代醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)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(shè)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(shè)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(xiàn)臨床醫(yī)學(xué)的工作場景，為學(xué)習(xí)者提供一個無風(fēng)險的學(xué)習(xí)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(xué)系統(tǒng)，上住機根據(jù)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(guān)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(xué)教學(xué)的目的。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

從結(jié)構(gòu)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(nèi)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(guān)說明。考核者可以很方便地向模型人內(nèi)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(yīng)該發(fā)出什么聲音，當聽診器接觸到模型人身上相應(yīng)的位置點時，相應(yīng)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(guān)控制相應(yīng)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(xué)和培訓(xùn)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(guān)、位置識別開關(guān)、無線通信單元和電源及低功耗設(shè)計單元六個部分。其中模型人內(nèi)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(guān)系到整個系統(tǒng)功能的實現(xiàn)與否。本系統(tǒng)要實現(xiàn)語音播放、無線收發(fā)、多路模擬開關(guān)、電源低功耗、上位機教學(xué)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(diào)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(chǎn)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(xué)教學(xué)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(guān)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(nèi)從等待模式喚醒;

16位RISC指令結(jié)構(gòu)和125 ns指令周期;

12位A/D轉(zhuǎn)換和內(nèi)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(nèi)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(nèi)含60 KB閃存，2 KB隨機存儲器。