Introducción a los monitores multiparamétricos

Contenido 1 Pinyin 2 Principio de funcionamiento 2.1 1. Principio de funcionamiento del sistema 2.2 2. Estructura del sistema 2.3 3. Diseño del hardware del sistema 2.4 4. Diseño del software del sistema 1 Pinyin

duō cān shù jiān hù yí El monitor de peso multiparamétrico puede proporcionar información importante del paciente para el diagnóstico clínico médico. Puede detectar parámetros importantes como la señal del electrocardiograma del cuerpo humano, la frecuencia cardíaca, la saturación de oxígeno en la sangre, la presión arterial, la frecuencia respiratoria y la temperatura corporal en tiempo real. la supervisión y alarma de cada parámetro. El almacenamiento y la transmisión de información son dispositivos importantes para la monitorización de pacientes. Sin embargo, los monitores domésticos actuales generalmente tienen una única función y son en su mayoría pantallas CRT. Son de gran tamaño, incómodos de mover y tienen deficiencias.

Este monitor fisiológico de parámetros de microcomputadora portátil tiene muchos parámetros de detección, tiene un diseño compacto, un tamaño pequeño y es fácil de transportar. Puede detectar los parámetros importantes del paciente con regularidad. , de forma continua y durante mucho tiempo. Parámetros característicos vitales, que tienen un valor clínico importante para garantizar la seguridad de la vida del paciente. 2 Principio de funcionamiento 2.1 1. Principio de funcionamiento del sistema

La computadora host del monitor fisiológico multiparamétrico de microcomputadora portátil consta de dos microcontroladores 80C196 de 16 bits.

El sistema convierte señales biomédicas en señales eléctricas a través del módulo de preprocesamiento y detección de señales, y realiza preprocesamientos como supresión de interferencias, filtrado de señales y amplificación. Luego, el módulo de extracción y procesamiento de datos se utiliza para muestrear, cuantificar, calcular y analizar cada parámetro. Los resultados se comparan con los umbrales establecidos para supervisar y alarmar. Los datos de los resultados se almacenan en la RAM en tiempo real y se pueden transferir a. la PC en tiempo real. En la PC La máquina puede mostrar los valores de cada parámetro en tiempo real. 2.2 2. Estructura del sistema

El diagrama de bloques del principio del sistema se muestra en la Figura 1. El monitor consta de dos microcontroladores que forman un sistema de CPU dual.

El microordenador de un solo chip 1 completa la detección, el procesamiento y el almacenamiento de datos de la señal de temperatura corporal, forma de onda de ECG y forma de pulso, y muestra y alarma cada forma de onda y parámetro a intervalos regulares a través de la pantalla LCD.

El microordenador 2 de un solo chip es responsable de la lenta medición de la presión arterial y de la detección de la saturación de oxígeno en sangre, por lo que no afecta el funcionamiento normal de todo el sistema. También es responsable de la medición. de la frecuencia cardíaca y la frecuencia respiratoria.

El intercambio de información entre los dos microcontroladores se realiza a través de un puerto paralelo de 8 bits, y el control de la comunicación se realiza mediante 2 puertos de E/S. Específicamente, el puerto P1 se utiliza, combinado con dos puertos de E/S de entrada y salida de alta velocidad (HIS.0, HSO.0), para la transmisión de datos entre dos microcontroladores. Este modo continuo entre dos máquinas pertenece a un sistema multiprocesador débilmente acoplado (Referencia 8). La implementación del hardware es relativamente simple. Solo necesita diseñar los protocolos de comunicación, métodos de transmisión de datos, etc. necesarios para su método de comunicación durante la programación del software. . 2.3 3. Diseño del hardware del sistema

(1) El sistema utiliza EEPROM 28C64 como memoria de programa; una memoria estática no volátil (NASRAM) se utiliza como memoria de datos. NASRAM tiene las ventajas de la memoria estática y no es volátil. La característica de no volatilidad significa que el chip de memoria puede guardar con precisión todos los datos durante hasta 10 años cuando se corta la energía. Utilizando la naturaleza no volátil del chip, se puede lograr la protección de datos en caso de apagado sin proporcionar una fuente de alimentación de respaldo para el chip.

(2) Módulo de pantalla de cristal líquido

Para mostrar formas de onda de ECG, formas de onda de pulso y otros parámetros fisiológicos con resolución suficiente para la visualización de formas de onda, el sistema utiliza una pantalla LCD gráfica. Para reducir el tamaño del instrumento y lograr los requisitos de bajo costo y bajo consumo de energía del sistema, se seleccionó una pantalla LCD monocromática, que es especialmente adecuada para monitores portátiles.

La pantalla es una LCD Hitachi LMG70520XNGR con un número de matriz de puntos de 640 × 200 y un tamaño de punto de 0,22 × 0,30. Su fuente de alimentación es de +5 V y 20 ~ 21 V, y consume solo 8 mW. que puede cumplir con los requisitos de este sistema.

Para controlar la visualización de esta pantalla, seleccionamos el controlador de visualización SED1330 adecuado para esta pantalla. Este chip se utiliza para instrucciones y datos de computadora y genera el tiempo y los datos correspondientes para controlar la visualización de la pantalla LCD.

El controlador viene con su propia RAM, administra el búfer de visualización por sí mismo y transmite datos de 8 bits en paralelo con la CPU y datos de 4 bits en paralelo con la pantalla.

(3) Módulo de entrada de teclado

Las teclas de función diseñadas por el sistema adoptan el modo de interrupción para la entrada. Cuando se presiona cualquier tecla de función, se genera una interrupción del teclado y la CPU ejecuta el programa de interrupción, lee el código de la tecla y realiza la operación correspondiente cuando no se presiona ninguna tecla, el tiempo de ejecución de la CPU no está ocupado, lo que mejora la CPU; eficiencia operativa.

El teclado utiliza dos piezas de 74LS373 para formar un teclado de codificación de software matricial, y la parte del teclado se cuelga directamente en el bus del microcontrolador 1. No ocupa la línea del puerto de E/S del microcontrolador y no necesita expandir el puerto de E/S del sistema para este propósito, lo que puede reducir el consumo de energía del sistema.

Al asignar la dirección de E/S correspondiente al teclado, el código de tecla se puede obtener leyendo y escribiendo la dirección. La implementación del hardware es sencilla y la programación del software es cómoda.

(4) Sistema de suministro de energía

Basado en consideraciones de bajo consumo de energía y portabilidad, el sistema adopta una fuente de alimentación de batería y un dispositivo de conversión ACDC externo. El diseño funciona con tres baterías de 1,5 V. Este voltaje proporciona un voltaje de +5 V para el funcionamiento del sistema a través del dispositivo estabilizador de voltaje. Al mismo tiempo, se utiliza un convertidor de voltaje DCDC para convertir el voltaje de +5 V a voltaje de 18 ~ 24 V para proporcionar funcionamiento a la pantalla LCD.

La batería se selecciona como fuente de energía basándose en las siguientes consideraciones: alta capacidad de salida, estructura pequeña, tamaño estándar y precio bajo.

(5) Control de dispositivos periféricos

La señal de selección de chip de cada dispositivo periférico del sistema es generada por la señal de dirección enclavada por el 74LS373 y decodificada por el chip GAL16V8C. El chip GAL es una matriz lógica programable. Al programar sus pines, se utiliza como decodificador para realizar la selección de chip en función de la dirección de 8 bits de alto byte del puerto P4. Es fácil de programar y flexible de usar. Además de usarse como decodificador, el sistema también se usa como interruptor para controlar la bomba de aire y la válvula de aire en el microcontrolador 2.

Si el clúster ha sido asignado a la dirección del puerto de E/S de la bomba de aire o válvula de aire, escriba "0" o "1", entonces los pines de salida OUT1 y OUT2 estarán bajos o altos. Este nivel permanecerá hasta que se escriba "1" o "0" nuevamente en la misma dirección. De esta manera, la bomba de aire o el interruptor de la válvula de aire se pueden controlar regularmente. 2.4 4. Diseño de software del sistema

Las principales características del software del sistema son que toma datos en tiempo real como núcleo y utiliza la independencia funcional y la modularización estructural como modelo de diseño de software. El desarrollo del sistema adopta una división de módulos estructurada de arriba a abajo y un método de diseño y desarrollo de software de abajo hacia arriba para encapsular funciones de hardware. Este sistema utiliza el lenguaje C96 para el desarrollo del sistema de software.

(1) Programa de recopilación de datos

La recopilación de datos captura los problemas más importantes de todo el sistema. Cómo implementar la recopilación de datos, garantizar la naturaleza en tiempo real de la recopilación de datos y realizar la recopilación de datos de manera eficiente, ocupando la menor cantidad de recursos del sistema en el menor tiempo posible. En el caso del monitoreo simultáneo de múltiples parámetros, es importante. Garantizar la naturaleza en tiempo real del factor de procesamiento del sistema.

En el diseño del software, utilizamos temporizadores de hardware y temporizadores de software para realizar interrupciones programadas y diseñar un proceso de recopilación de datos multicanal y de múltiples puntos de muestreo. Dado que las señales fisiológicas humanas cambian lentamente, este método puede garantizar la recopilación de datos de alta precisión en tiempo real.

(2) Control de pantalla de cristal líquido

La realización de la función de visualización del sistema es en realidad el control de programación del controlador de pantalla SED1330. El controlador SED1330 tiene 15 instrucciones que incluyen control del sistema, operación de visualización, operación de dibujo, operación de almacenamiento, etc.

Al programar el módulo de visualización del sistema, utilizamos el lenguaje C96 para clasificar, combinar y encapsular las funciones de comando de SED1330, y compilamos una biblioteca de funciones de gráfico de control de visualización básica. Al llamar a subfunciones, se puede realizar de manera muy conveniente una programación compleja de interfaz hombre-máquina.

Las subfunciones diseñadas son las siguientes:

lnitCD(); /*Initialize SED1330*/

ClearDispBufffer() /*Borrar el búfer de visualización; * /

ChooseScreen(screen); /*Elige el área del búfer de visualización*/

SetCsrAbsAddr(addr /*Establece la posición absoluta del cursor*/