39基于单片机的便携式心电监测系统的研究

发布时间：2016-11-21 15:12

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西南交通大学硕士研究生学位论文；第４４页；要极大的存储容量，且要求存储器要具有掉电不丢失的；ＦＩａｓｈ；ＭｅｍｏｒＹ以其优越的表现进入我们的视线；Ｍｅｍｏ；ａｓｈ；Ｍｅｍｏｒｙ具有容量大、；功耗低、体积小的突出优点，而且其性价比ＳＲＡＭ高；ＦＩａｓｈ；ｒＹ；ＤＡ２８Ｆ６４０；留尊口帮辞晋《计；西南交通大学硕士研究生学位论文；第４５页；５．４．１数据缓冲；数据

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要极大的存储容量，且要求存储器要具有掉电不丢失的特点，综合以上因素，对比国内市场上的非易失性存储器，其中ＳＲＡＭ容量较小且价格昂贵。而

ＦＩａｓｈ

ＭｅｍｏｒＹ以其优越的表现进入我们的视线。ＦＩ

Ｍｅｍｏ

ａｓｈ

Ｍｅｍｏｒｙ具有容量大、

功耗低、体积小的突出优点，而且其性价比ＳＲＡＭ高得多，因此我们决定选用

ＦＩａｓｈ

ｒＹ。目前国内市场供应最大容量的ＦＩａｓｈ是ＩｎｔｅＩ公司的

ＤＡ２８Ｆ６４０。本系统选用ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴ２９ＬＶ０４０。接口电路如图５—６所示。

留尊口帮辞晋《计。吕三∞霉、『∞圃

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５．４．１数据缓冲

数据缓冲器一般应用普通的ＲＡＭ。ＲＡＭ具有价格低、应用方便和技术成熟的特点。由于本监护仪需要进行心电波形的实时分析，而闪速存储器的读写次数是有限的，考虑到闪速存储器的寿命问题．因此需要ＲＡＭ来完成数据的暂存。对心电波形的分析是以８秒为一段的，根据２００Ｈｚ采样率和８比特

的量化精度，８秒的心电数据需要１６００个字节的缓冲器；另外，本监护仪配

有ＬＣＤ显示器，因此需要保存大量的汉字点阵信息；数据的预处理也需要一定的数据缓冲器。因此，综合以上原因，ＲＡＭ的容量要在６Ｋ字节以上，我们

选择ＨＭ６２６４ｎｗ叫乍为数据缓冲器．读写时序如图５—７所示。ＨＭ６２６４是２８脚，单５Ｖ供电，具有编程简单。体积小，接口性能良好的特点。而且它具有两

个片选端ＣＳｌ、ＣＳ２，我们把它设计为ＣＳｌ接地、ＣＳ２作为唯一片选，这样，

当０Ｓ２无效时，ＨＭ６２６４维持状态，功耗降低到难常水平的五分之一。ｗＥ接

写引脚，低电平有效．０Ｅ接读引脚，低电平有效。

Ａ

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图５—７ＨＭ６２６４读写时序图

５．４．２

ＡＴ２９ＬＶ０４０大容量闪存

ＡＴ２９ＬＶ０４０是一种３Ｖ系统供电的闪速可编程可电擦除的８位存储器（ＰＥＲＯＭ）。“１，具有４Ｍ位（５１２Ｋ×８）的存储空间，分成２０４８个分区，每一分区２５６个字节。该芯片采用ＡＴＭＥＬ公司的非易失性的ＣＭＯＳ工艺制造，在使用范围内存取时间为１５０ｎｓ，此时功率消耗仅为５４ｍＷ。当ＡＴ２９ＬＶ０４０处于休眠状态时，ＣＭＯＳ的维持电流不超过４０ｕＡ。ＡＴ２９ＬＶ０４０的每一分区可擦写超过１０，

０００次。原理框图见图５－－８所示，有８位数据线，１９位地址线，Ｃ…Ｅ、Ｏ…Ｅ、而

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分别作为它的读写控制线。ＡＴ２９Ｉ。Ｖ０４０县有掉电保护功能，用它作为数据存

储器可以使数据在意外掉电或关闭电源的情况下得以保存。

ＡＴ２９ＬＶ０４０具有软件数据保护功能，激活软件数据保护功能的方法是用

特定三个地址写入一串３个字节数据的编程命令。在激活该功能后，在每个编程周期都必须写入相同的３个字节编程命令序列，否则不会把数据写入。３个字节编程命令序列如下：ＭＯＶ

ＭＯＶ

Ａ，＃ＡＡ从Ｈ：

ＤＰＴＲ，＃５５５５Ｈ；

，￣ＩＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，Ａ；

ＭＯＶＭＯＶ

Ａ，＃５５Ｈ：

ＤＰＴＲ．＃２Ａ＾Ａ１｛：

ＭＯＶＸ，，＠ＤＰＴＲ，Ａ；

ＭＯＶＭＯＶ

Ａ，＃ＡＯＡＯＨ：ＤＰＴＲ，＃５５５５Ｈ；

ｔＩＯＶＸ＠ＤＰＴＲ．Ａ：

ＶＣＣ———＋

ＧＮＤ———’

晰Ｊ糍精皂圹啊３

砌．器票穗躐

图５—８ＡＩ、２９ＬＶ０４０原理框图

５．４，３程序存储器的扩展

虽然微控制器ＡＴ８９Ｃ５２自带８Ｋ字节的内部存储容量．但考虑到以后监护

软件的可发展性，本系统对内存进行了扩展。选用具有６４Ｋ容量的ＴＭＳ２７Ｃ５１２作为扩展内存。

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５．５液晶显示系统

为提供友好的人机界面，增强监护功能，本系统采用了液晶显示器显示菜单和心电信号。首先讨论对液晶显示器的点阵要求。按照普通心电图的标准记录规格，即走纸速度为２０ｍｍ／ｓ，振幅增益为１０ｍｍ／ｍＶ。结合本系统２００Ｈｚ的采样率、５ｍＶ的输入电压范围和１０００的增益，可以算出２０ｍｍ／ｓ对应２００

点／ｓ，所以ＬＣＤ长轴为１０点／ｍｍ：ＬＣＤ的视预宽度为：５ｍＶ×１０ｍｍ／ｍＶ＝５０ｍｍ。

根据Ａ／Ｄ转换分析，当满幅即输入为１０Ｖ时，Ａ／Ｄ转换输出为十六进制ＯＦＦＨ即２５５，则５ｍＹ经放大后为５Ｖ，对应１２８个点，这样得到：１２８点／５ｍＶ＝２６点／ｍＶ，所以ＬＣＤ宽轴应为２．６点／ｍｍ，即３点／ｍｍ。结台本监护仪，考虑到ＬＣＤ显示器点阵越大体积越大的特点，选择一种点阵较少，体积较小的液晶显示器。选用北京精电蓬远公司的ＭＧＬＳｌ２８６４ｍ”ｗ，其是１２８×６４点阵图形显示器，控制器为ＨＤ６１２０２。

５．５．１

硬件连接电路

ＭＧＬＳｌ２８６４显示器单电源＋５Ｖ供电，体积为７８Ｘ７０（ｍｍ），视预为６２Ｘ４４（ｍｍ）．点阵为１２８Ｘ６４，有两个控制器２０个引脚，引脚安排见表５—１。

表５—１ＭＧＬＳｌ２８６４接口引脚信息

脚号

１

名称

ＧＮＤ

Ｖｃｃ

电平

０

功能

参考地

电源正极

高电平为数据，低电平为指令

高电平从ＬＣＤ凄数据到ＭＰＵ，低电平写ＭＰＵ数据到ＬＣＤ

２４

５６

＋５Ｖ

Ｈ／ＬＨ／Ｌ

ＲＳ

Ｒ／Ｗ

Ｅ

Ｈ到Ｌ

Ｈ／ＬＨＬ一５Ｖ＋４．２Ｖ

０

ＬＣＤ使能信号，下降沿有效，读数据时，Ｅ为高电平

数据总线

７～１４

１５、１６

１７

１８１９

Ｄ０～Ｄ７

ＣＳｌ，０Ｓ２

ＲＳＴＢＶｏｕｔ

片选信号

复位信号，低电平有效

－－５Ｖ电源输山端ＬＣＤ背光正电源端

ＬＥＤ＋

ＬＥＤ——

２０

ＬＣＤ背光负电源端，一般接地

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Ａ１８９０５２与ＭＧＬＳｌ２８６４接口电路如图５—９所示。

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图５—９液晶模块接口电路

在试验中，发现ＭＰＵ到液晶模块接口的连线稍长时，应考虑加驱动，例

如ＭＰＵ信号线上接７４ＬＳ２４５。另外，在选用时序改造芯片时，要选择ＴＴＬ电平，不应选择ＣＭＯＳ电平。例如上图中７４ＬＳ００。不要选用７４ＨＣ００。

５．５，２

软件编程

本监护仪采用１２８×６４的液晶图形显示器，可实时显示心电波形：五个按键配合菜单显示，实现多种功能选择，提供友好的人机界面，使操作更简

捷。１．按键

本监护仪有五个按键配合菜单显示，实现多种功能。按键的方式采用查询方式。在软件中，程序不断的查询按键状态，然后执行相应的程序，实现该按键的功能。２．显示菜单

选用Ｌ２８ｘ６４点阵的液晶显示器，取１６×１６点阵字符，每个字符的显示

只需将待显示的字符代码写入对应ＬＣＤ屏幕上行、列位置即可。

３．显示心电波形””“”。ｗ

首先对数据采集系统的原始波形数据进行处理，要转换成液晶屏上的坐标值，才可以用程序来实现显示。纵坐标值（Ｙ值）要根据ＡＤ芯片的转换精

度和液晶屏坐标系Ｙ轴分辨率转换而成。坐标转换公式为：

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