心電監(jiān)護(hù)儀的設(shè)計(jì)與制作畢業(yè)論文范文（設(shè)計(jì)）

1、心電監(jiān)護(hù)儀的設(shè)計(jì)與制作目 錄1 引言11.1 研究背景11.2 研究意義11.3 研究現(xiàn)狀22 心電監(jiān)護(hù)儀的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)52.1 人體心電信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理52.2 體表心電圖及心電信號(hào)的特征分析52.2.1 心臟電傳導(dǎo)過程分析52.2.2 心電信號(hào)時(shí)域特征分析52.3 心電電極和導(dǎo)聯(lián)體系分析72.3.1 電極選擇72.3.2 心電信號(hào)導(dǎo)聯(lián)體系分析72.4 心電的信號(hào)特點(diǎn)92.5 信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì)要求93 心電監(jiān)護(hù)儀的方案及硬件電路設(shè)計(jì)113.1 設(shè)計(jì)要求113.2 設(shè)計(jì)方案113.3 硬件電路設(shè)計(jì)113.3.1 前置放大電路113.3.2 高通濾波電路133.3.3 后級(jí)放大電路133.3.4 低

2、通濾波電路153.3.5 50hz陷波電路163.3.6 電流放大電路173.3.7 單片機(jī)供電電路173.3.8 信號(hào)偏置電路173.3.9 單片機(jī)外圍電路184 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)234.1 單片機(jī)開發(fā)軟件及編程語言簡介234.2 主程序設(shè)計(jì)234.3 中斷服務(wù)程序255 上位機(jī)程序275.1 控件添加方式275.2 mscomm 控件使用說明295.3 主程序設(shè)計(jì)316 調(diào)試過程及結(jié)果336.1 調(diào)試所需的儀器設(shè)備336.2 調(diào)試過程與內(nèi)容336.2.1 斷電調(diào)試336.2.2 上電調(diào)試336.3 調(diào)試結(jié)果346.4 結(jié)果分析357 結(jié)論368 展望37附錄a 總電路圖38附錄b pcb版圖

3、39附錄c 單片機(jī)程序代碼40附錄d 上位機(jī)程序代碼44參考文獻(xiàn)46致謝47第 ii 頁 共 頁1 引言1.1 研究背景心臟是人體血液循環(huán)的動(dòng)力泵，心臟搏動(dòng)是生命存在的重要標(biāo)志，心臟搏動(dòng)的節(jié)律也是人體生理狀態(tài)的重要標(biāo)志之一。心臟的基本活動(dòng)包括電活動(dòng)和機(jī)械活動(dòng)，每個(gè)心動(dòng)周期都是電活動(dòng)在前，機(jī)械活動(dòng)在后。心電信號(hào)是心臟電活動(dòng)的一種客觀表示方式，是一種典型的生物電信號(hào)，具有頻率、振幅、相位、時(shí)間差等特征要素，比其他生物電信號(hào)更易于檢測(cè)，并具有一定的規(guī)律性。由于心電信號(hào)從不同方面和層次上反映了心臟的工作狀態(tài)，因此在心臟疾病的臨床診斷和治療過程中具有非常重要的參考價(jià)值。對(duì)心電信號(hào)的采集和分析一直是生物醫(yī)

4、學(xué)工程領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)，是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，涉及到降低噪聲和抗干擾技術(shù)，信號(hào)分析和處理技術(shù)等不同領(lǐng)域，也依賴于生命科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的研究進(jìn)展。自1903年心電圖引入醫(yī)學(xué)臨床以來，無論是在生物醫(yī)學(xué)方面，還是在工程學(xué)方面，心電信號(hào)的記錄、處理與診斷技術(shù)均得到了飛速的發(fā)展，并積累了相當(dāng)豐富的資料。當(dāng)前，心電信號(hào)的檢測(cè)、處理仍然是生物醫(yī)學(xué)工程界的重要研究對(duì)象之一1。 伴隨著人們生活水平的提高，營養(yǎng)過剩和運(yùn)動(dòng)減少，生活和工作節(jié)奏的加快，社會(huì)老齡化的加劇，心臟病等心血管疾病的發(fā)病率明顯上升。目前心臟病的死亡率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他疾病，是威脅人類生命安全的主要疾病，心臟病己成為威脅人類生命安全的“第一殺手”。由于心臟

5、病具有病情隱蔽、發(fā)展緩慢、發(fā)病危險(xiǎn)性高等特點(diǎn)，因此它對(duì)心臟病患者、特別是中老年心臟病患者的危害性極大，因此心臟系統(tǒng)疾病的防治和診斷己成為當(dāng)今醫(yī)學(xué)界面臨的首要問題2。 另外，一些特殊的心臟病患者，在正常工作生活時(shí)發(fā)病，而到醫(yī)院檢查時(shí)癥狀消失，導(dǎo)致在醫(yī)院無法檢測(cè)到異常心電圖，無法對(duì)病情做出診斷，耽誤了治療的最佳時(shí)機(jī)，所以心電監(jiān)護(hù)是有重要意義的。隨著社會(huì)老齡化的加劇，解決長期慢性病的監(jiān)護(hù)目前已經(jīng)是重要的社會(huì)問題。怎樣才能使病人在家庭中得到更好醫(yī)療保健，同時(shí)又減少病人家屬及社會(huì)的負(fù)擔(dān)，是現(xiàn)在擺在有關(guān)研究人員及醫(yī)生面前的一個(gè)重要課題3。1.2 研究意義心電信號(hào)是人類最早研究并應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)的生物電信號(hào)之

6、一，與其它生物電信號(hào)相比心電信號(hào)更易于檢測(cè)并具有較直觀的規(guī)律性。在醫(yī)學(xué)發(fā)達(dá)的今天，心電信號(hào)的監(jiān)測(cè)與處理仍是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域重要的研究對(duì)象之一，是醫(yī)學(xué)上診斷心臟系統(tǒng)疾病十分重要的檢測(cè)依據(jù)。因此及時(shí)通過心電信號(hào)來發(fā)現(xiàn)并預(yù)防心臟病的發(fā)生是減少心臟病人發(fā)病和死亡率的一個(gè)有效途徑。心電學(xué)自上世紀(jì)初到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展了一百多年。在這期間心電圖檢測(cè)技術(shù)本身不斷發(fā)展完善，各種心電檢測(cè)方法不斷問世，到目前可以說心電檢測(cè)已趨于成熟4。以往的檢測(cè)手段基本上都需要到醫(yī)院在龐大的心電圖儀器上進(jìn)行檢測(cè)，而心臟病人不可能每次發(fā)病時(shí)都具備到醫(yī)院檢測(cè)的條件，還有一點(diǎn)就是一些患者在發(fā)病時(shí)感到不適，而到醫(yī)院檢查時(shí)癥狀消失，進(jìn)行心電圖檢查時(shí)

7、得不到明顯異常的心電信號(hào)，這將影響對(duì)患者的診斷和治療。因此導(dǎo)致了許多心臟病人病情不能得到及時(shí)診斷和治療，延誤了病情甚至導(dǎo)致死亡等嚴(yán)重后果。因此，開發(fā)一套攜帶方便、低成本的遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)具有深遠(yuǎn)的理論研究意義和實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。其具體意義如下： （1）使患者或醫(yī)護(hù)人員減少了路途奔波，節(jié)省了時(shí)間和社會(huì)的醫(yī)療資源； （2）把患者的監(jiān)護(hù)在家中完成，既為患者節(jié)省了開支，又為醫(yī)院節(jié)省了床位； （3）使患者在熟悉的環(huán)境中進(jìn)行檢測(cè)，減少了患者的心理壓力，提高診斷的準(zhǔn)確性5； （4）對(duì)于自理能力較差的老年人和行動(dòng)不便的病人的實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)，可以隨時(shí)了解監(jiān)護(hù)對(duì)象的健康狀況在患者病情突變惡化時(shí)報(bào)警，為患者提供及時(shí)的救助

8、。1.3 研究現(xiàn)狀隨著電子與信息技術(shù)的不斷發(fā)展及其在醫(yī)療系統(tǒng)中應(yīng)用的深入，世界各地尤其是歐美國家相繼提出了心電檢測(cè)設(shè)備的小型化、家用化要求和建立遠(yuǎn)程醫(yī)療體系的設(shè)想。從1980年代開始，國外開始建立以電話線路傳輸心電信號(hào)的心電圖監(jiān)測(cè)中心，隨后又出現(xiàn)了以數(shù)字式電話傳輸心電圖信號(hào)的研究。英國牛津大學(xué)的johnson教授采用遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)的方法讓孕婦和胎兒在放松的狀態(tài)下在家中檢測(cè)血壓、血氧、心電圖等重要生理指標(biāo)；德國的一個(gè)研究小組則通過寬帶視頻通信遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)家中老人的各種生理參數(shù)，以便在必要的時(shí)刻提供救治和幫助6。進(jìn)入21世紀(jì)后，美國和歐盟在20002005年期間各投入150億美元和17.5億美元用來進(jìn)行遠(yuǎn)程

9、醫(yī)療的研究工作，與此同時(shí)，國外各大公司也紛紛跟進(jìn)，進(jìn)行心電監(jiān)護(hù)產(chǎn)品的研究開發(fā)工作；亞洲的日本在這方面也做了較大的投入，其中sony，東芝已有類似的監(jiān)護(hù)設(shè)備上市，但都價(jià)格不菲。國內(nèi)在這方面的研究晚于西方國家，一個(gè)總的特點(diǎn)是起步晚，起點(diǎn)高。但隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)健康的重視程度越來越高，對(duì)健康監(jiān)護(hù)產(chǎn)品的需求量也穩(wěn)步提升，產(chǎn)品的應(yīng)用范圍從危重病人監(jiān)護(hù)，發(fā)展到如今普通病房的監(jiān)護(hù)，目前，很多家庭對(duì)此也提出了一定的應(yīng)用需求。國內(nèi)早期在此方面研究的一個(gè)比較典型的案例是清華大學(xué)在1994年研制成功的家庭心電/血壓監(jiān)護(hù)網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在病人不適時(shí)具有手動(dòng)按鍵報(bào)警功能和類似holter的心電圖長時(shí)間記錄發(fā)送

10、功能。2005年6月，山東大學(xué)齊魯醫(yī)院建成了國內(nèi)首家心臟遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)中心，該中心實(shí)行24小時(shí)監(jiān)護(hù)，只要患者攜帶的微型發(fā)射機(jī)處于工作狀態(tài)，就會(huì)將心電的異常變化傳輸?shù)皆撝行?，監(jiān)護(hù)中心便可以進(jìn)行相應(yīng)處理和預(yù)警7。目前，國內(nèi)生產(chǎn)便攜式心電監(jiān)護(hù)設(shè)備的廠家有很多，產(chǎn)品也進(jìn)入了實(shí)用化，但是大多數(shù)是以oem方式進(jìn)行組裝的，具有自主開發(fā)能力的較少。總的來說，目前國內(nèi)心電監(jiān)護(hù)產(chǎn)品主要特點(diǎn)為：市場需求越來越大；技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量在不斷提高；生產(chǎn)廠家多，但核心技術(shù)掌握不足。隨著中國經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展及與國際社會(huì)融入程度的不斷加深，在這面有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。綜上所述，無論國內(nèi)還是國外都對(duì)心電監(jiān)護(hù)設(shè)備的研究投入了巨大的人力與

11、物力。伴隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，其前景必定相當(dāng)廣闊目前市面上常見的便攜式心電儀多數(shù)是采用了前后端的實(shí)現(xiàn)方式，前端是以單片機(jī)為核心的心電信號(hào)采集系統(tǒng)，后端多數(shù)采用的是處理性能較高的嵌入式微處理器。這種處理器性能強(qiáng)大，它使得心電儀在心電數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)和顯示等功能的基礎(chǔ)上，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)心電數(shù)據(jù)的分析。然而，這種心電儀在實(shí)現(xiàn)多種功能的同時(shí)，也有一些缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、功耗較大、成本也較高。另一方面，在導(dǎo)聯(lián)個(gè)數(shù)上，在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，心電導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)一般僅僅具有單導(dǎo)或三導(dǎo)聯(lián)同步記錄功能，市場上現(xiàn)在也還有很多這種產(chǎn)品8。該類產(chǎn)品因?yàn)橹恢С稚贁?shù)的導(dǎo)聯(lián)，因而它的液晶屏幕比較小，用戶觀察起來很不方便，只能通

12、過自帶的打印機(jī)將心電圖打印出來之后才能較好的觀察分析。另外，這種產(chǎn)品往往不適合復(fù)雜心臟疾病的診斷。目前很多廠商也在競相開發(fā)支持多導(dǎo)聯(lián)的心電儀產(chǎn)品。深圳邁瑞電子就是其中之一，它在便攜式監(jiān)護(hù)儀領(lǐng)域做出了帶頭作用，典型的產(chǎn)品如pm-9000express、pms000等等。隨著集成電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)一步深入，今后心電儀的研究和發(fā)展趨勢(shì)主要包括以下幾個(gè)方面：(1)儀器小巧化。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，心電檢測(cè)儀器趨于小型化和便攜化。hoter系統(tǒng)和心臟bp機(jī)等代表了這一發(fā)展趨勢(shì)；(2)多導(dǎo)同步心電檢測(cè)系統(tǒng)。尤其是十二導(dǎo)同步心電檢測(cè)系統(tǒng)將逐步占領(lǐng)更多的市場份額；(3)界面友好化。心電

13、儀產(chǎn)品會(huì)越來越體現(xiàn)人性化的思想，以方便使用為設(shè)計(jì)目標(biāo)之一；(4)網(wǎng)絡(luò)化。單個(gè)獨(dú)立的心電儀系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)連接，和心電檢測(cè)數(shù)據(jù)庫互聯(lián)，提高對(duì)疾病的監(jiān)測(cè)效率；(5)性能更高。隨著微處理器和微控制器運(yùn)算速度的進(jìn)一步提高，心電儀的處理能力也會(huì)不斷得到增強(qiáng)9。2 心電監(jiān)護(hù)儀的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)2.1 人體心電信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理心電是心臟的無數(shù)心肌細(xì)胞電活動(dòng)的綜合反映，心電的產(chǎn)生與心肌細(xì)胞的除極和復(fù)極過程密不可分。心肌細(xì)胞在靜息狀態(tài)下，細(xì)胞膜外帶有正電荷，細(xì)胞膜內(nèi)帶有同等數(shù)量的負(fù)電荷，此種分布狀態(tài)稱為極化狀態(tài)，這種靜息狀態(tài)下細(xì)胞內(nèi)外的電位差稱為靜息電位，其值保持相對(duì)的恒定。當(dāng)心肌細(xì)胞一端的細(xì)胞膜受到一定程度的刺激(或閾

14、刺激)時(shí)，對(duì)鉀、鈉、氯、鈣等離子的通透性發(fā)生改變，引起膜內(nèi)外的陰陽離子產(chǎn)生流動(dòng)，使心肌細(xì)胞除極化和復(fù)極化，并在此過程中與尚處于靜止?fàn)顟B(tài)的鄰近細(xì)胞膜構(gòu)成一對(duì)電偶，此變化過程可用置于體表的一定檢測(cè)出來。由心臟內(nèi)部產(chǎn)生的一系列非常協(xié)調(diào)的電刺激脈沖，分別使心房、心室的肌肉細(xì)胞興奮，使之有節(jié)律地舒張和收縮，從而實(shí)現(xiàn)“血液泵”的功能，維持人體循環(huán)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。心電信號(hào)從宏觀上記錄心臟細(xì)胞的除極和復(fù)極過程，在一定程度上客觀反映了心臟各部位的生理狀況，因而在臨床醫(yī)學(xué)中有重要意義10。2.2 體表心電圖及心電信號(hào)的特征分析2.2.1 心臟電傳導(dǎo)過程分析心電生理學(xué)資料表明，心臟不斷的進(jìn)行有節(jié)奏的收縮和舒張運(yùn)動(dòng)。

15、由心肌激動(dòng)產(chǎn)生的生物電變化通過心臟周圍的導(dǎo)電組織和體液，反映到身體表面上來，使身體各部位在每一心動(dòng)周期中也都發(fā)生有規(guī)律的電變化活動(dòng)。在每個(gè)心動(dòng)周期中，竇房結(jié)是心臟的最高起博點(diǎn)(也叫一級(jí)起搏點(diǎn))，它發(fā)出的激動(dòng)命令經(jīng)結(jié)間束首先傳給房室結(jié)(也稱第二級(jí)起搏點(diǎn))。房室結(jié)向下發(fā)出一條傳導(dǎo)路，稱房室束，它位于室間隔內(nèi)。房室束往下又不斷發(fā)左右兩個(gè)束支，越分越細(xì)，最后分別形成互相交織得像網(wǎng)一樣的結(jié)構(gòu)，稱普肯耶纖維，終止于心肌內(nèi)11。此生物電傳遞變化十分復(fù)雜，呈混沌態(tài)，其有序結(jié)果通過周圍組織傳遍全身，使身體各部位出現(xiàn)有規(guī)律而各向異性的電變化。將測(cè)量電極放置在人體表面的一定部位記錄出來的心電信號(hào)變化曲線，就是目前臨

16、床上常規(guī)記錄的心電圖(ecg)。2.2.2 心電信號(hào)時(shí)域特征分析圖2.1 典型的心電信號(hào)如圖2.1所示的正常心電圖由一系列波群組成，各段波群反映不同階段的心電信號(hào)變化，由于qrs波變化比較集中，所以給出了分解圖。下面對(duì)每個(gè)波形點(diǎn)作詳細(xì)的介紹12：(1)p波：最初產(chǎn)生的偏離的波被命名為p波，它反映心房除極過程的電位變化，代表了兩個(gè)心房的去極。(2)qrs波群：心室激活產(chǎn)生的最大波，它反映心室肌除極過程的電位變化。正常間隔0.08-0.12秒。典型的qrs波群是指三個(gè)緊密相連的波；第一個(gè)向下的波為q波，這波不一定總是出現(xiàn)。qrs波的第一個(gè)向上的波為r波，繼r波后第一個(gè)向下的波為s波，發(fā)生在s波后的

17、向上的波稱為r。qrs是廣義的代表心室肌的除極波，并不是每一個(gè)qrs波群都具有q、r、s三個(gè)波，一個(gè)單相的負(fù)qrs復(fù)合波被稱為qs波。(3)p-r間期：從p波開始到qrs復(fù)合波開始，它代表心房肌開始除極到心室肌開始除極的時(shí)限。正常間期是0.12-2.0秒，測(cè)量是從p波的起點(diǎn)到qrs復(fù)合波的起點(diǎn)，不管初始波是q波還是r波。它是房室傳導(dǎo)時(shí)間的一種度量，由于這個(gè)原因，它在臨床診斷上很有用。基線是由波的tp段建立的(t波末端到下一個(gè)p波開始)。(4)s-t間期：是在qrs波群以后，t波以前的一段平線。代表左、右心室全部除極完畢到復(fù)極開始以前的一段時(shí)間。該段在確定病理學(xué)上比如心肌梗塞(升高)和局部缺血(

18、降低)上是很重要的。在正常情況下，它用作測(cè)量其它波形幅度的等電勢(shì)線。(5)t波：代表心室肌復(fù)極過程引起的電位變化。(6)q-t間期：代表整個(gè)心室肌自開始除極至復(fù)極完畢的總時(shí)間。qt間期代表體現(xiàn)了心室肌肉激活間期和恢復(fù)。這個(gè)持續(xù)時(shí)間和心率的變化相反。但通常不采用qt，而采用修正qt，稱為qtc：qtc=qt+1.75(心室率60)。體表心電圖反映的是心電信號(hào)的時(shí)域特性，經(jīng)分析可以看出ecg信號(hào)的特征段的分界處是波形上的拐點(diǎn)。2.3 心電電極和導(dǎo)聯(lián)體系分析2.3.1 電極選擇心電信號(hào)檢測(cè)一般采用體表電極，隨著時(shí)代的發(fā)展金屬電極已經(jīng)成為了體表的連接器。一個(gè)由鹽溶液和膠組成的電極層成為了金屬電極和皮膚

19、的接觸面。身體內(nèi)部電流是由離子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，而在導(dǎo)線中的電流是由電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。電極系統(tǒng)可完成離子電流到電子電流的轉(zhuǎn)換。當(dāng)病人身體的運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電極電位的變化，當(dāng)用兩個(gè)電極分別引導(dǎo)生物體兩點(diǎn)的電位時(shí)，如果兩個(gè)電極本身的電位不同則會(huì)造成記錄中的偽差(又稱極化電壓)。這個(gè)小失調(diào)電壓會(huì)隨心電信號(hào)放大1000倍，因此小信號(hào)的變化也會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的基線漂移。極化電壓在心電信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)中屬于干擾因素，應(yīng)盡量避免極化噪聲的影響。因此在心電測(cè)量系統(tǒng)中要求采用非極化或極化電壓微弱的電極?？刹捎帽砻驽冇衋g-agcl的可拆卸的一次性軟電極，并在電極上涂有優(yōu)質(zhì)導(dǎo)電膏，使它更接近非極化電極，有效地抵消極化電壓引起的干擾。該

20、電極漂移電位非常小，它在ag層上鍍了一層agcl。氯離子將在體內(nèi)、電極內(nèi)以及在agcl層內(nèi)運(yùn)動(dòng)，在這里轉(zhuǎn)換成在ag中的電子運(yùn)動(dòng)并傳導(dǎo)到導(dǎo)線中。這種方法把直流漂移電位減小到與峰值相比非常小的程度。因此，這種電極移動(dòng)導(dǎo)致的基線漂移比其他極化電極要小很多13。2.3.2 心電信號(hào)導(dǎo)聯(lián)體系分析心電信號(hào)是典型的人體電信號(hào)，人體電信號(hào)本質(zhì)是兩點(diǎn)的電位差信號(hào)，直接加電極于身體并且通過一定的導(dǎo)聯(lián)方式就可以觀察到心電信號(hào)。導(dǎo)聯(lián)方式即輸入導(dǎo)線與電極放置在機(jī)體特定的測(cè)試部位(正輸入端)、參比部位(負(fù)輸入端)和接地部位的連接方式。在心電圖學(xué)中有三種基本的導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)：第一個(gè)導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)具有最普遍的12導(dǎo)聯(lián)，它定義了一組12個(gè)

21、電位差，用他們來形成標(biāo)準(zhǔn)臨床ecg。einthoven于1903年提出雙極肢體i、ii、iii，1930年代wilson提出v1-v6單極胸導(dǎo)聯(lián)，40年代goldberger改良了中心電端，提出avr、avl、avf單極加壓肢體導(dǎo)聯(lián)。這就是臨床上采用的einthoven-wilson12標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)體系。第二個(gè)導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)規(guī)定記錄vcg的的電極的位置，frank正交校正導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)：正交導(dǎo)聯(lián)指與該導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)相伴隨的導(dǎo)聯(lián)向量是正交的，1956年frank提出了三個(gè)正交導(dǎo)聯(lián)x、y、z，精確測(cè)量了相互垂直方向上模擬心臟電活動(dòng)的各分量14。第三導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，典型的只分析一個(gè)或兩個(gè)導(dǎo)聯(lián)。該系統(tǒng)的主要目的是可靠地

22、識(shí)別每次心跳并進(jìn)行節(jié)律分析，所以電極的配置應(yīng)以獲得在基本的ecg中有較大的r波為原則。如i、ii、iii導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)。(1)雙極肢體導(dǎo)聯(lián)雙極肢體導(dǎo)聯(lián)又稱標(biāo)準(zhǔn)i、ii、iii導(dǎo)聯(lián)，它是以兩肢體間的電位差作為所獲取的體表心電。其連接方式如圖2.2所示，其中a代表放大器，本課題采用的是雙極肢體導(dǎo)聯(lián)方式i。圖2.2 雙極肢體導(dǎo)聯(lián)(2)單極肢體導(dǎo)聯(lián)單極導(dǎo)聯(lián)表示一個(gè)單獨(dú)點(diǎn)的電勢(shì)變化，wilson等人在1940年提出了“中心電位端”的概念。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人體皮膚涂上導(dǎo)電膏后，左上肢、右上肢和左腿與心臟間的電阻分別為2k、1.5k、2.5k，如果將三個(gè)肢體連接成一點(diǎn)作為參考電極點(diǎn)，在心臟電活動(dòng)過程中，這一點(diǎn)的電位

23、并不等于零。wilson提出在三個(gè)肢體上各串聯(lián)一個(gè)平衡電阻，以使得三個(gè)肢體端與心臟間的電阻數(shù)值互相接近，因而把它們連接起來獲得一個(gè)電位接近零值的電極電位端，稱為威爾遜中心電端。wilson中心電端的連接圖如圖2.3所示15。圖2.3 單極肢體導(dǎo)聯(lián)(3)加壓單極肢體導(dǎo)聯(lián)goldberger于1942年對(duì)單極肢體導(dǎo)聯(lián)進(jìn)行了一定的改進(jìn)，提出了加壓單極肢體導(dǎo)聯(lián)的概念，提高了所獲得的心電信號(hào)的幅度。當(dāng)記錄某一肢體單極導(dǎo)聯(lián)心電波形時(shí)，將該肢體與中心電端之間所接的平衡電阻斷開，改進(jìn)成增加電壓幅度的導(dǎo)聯(lián)形式，稱為加壓單極導(dǎo)聯(lián)。其連接方式如圖2.4所示。圖2.4 加壓單極肢體導(dǎo)聯(lián)2.4 心電的信號(hào)特點(diǎn)心電信號(hào)屬

24、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)，具有如下特點(diǎn)：(1)信號(hào)具有近場檢測(cè)的特點(diǎn)，離開人體表微小的距離，就基本上檢測(cè)不到信號(hào)；(2)心電信號(hào)通常比較微弱，至多為mv量級(jí)；(3)屬低頻信號(hào)，且能量主要在幾百赫茲以下；(4)干擾特別強(qiáng)。干擾既來自生物體內(nèi)，如肌電干擾、呼吸干擾等；也來自生物體外，如工頻干擾、信號(hào)拾取時(shí)因不良接地等引入的其他外來串?dāng)_等；(5)干擾信號(hào)與心電信號(hào)本身頻帶重疊(如工頻干擾等)。2.5 信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì)要求針對(duì)心電信號(hào)的上述特點(diǎn)，對(duì)采集電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析如下：(1) 信號(hào)放大是必備環(huán)節(jié)，而且應(yīng)將信號(hào)提升至a/d輸人口的幅度要求，即至少為“v”的量級(jí)；(2) 應(yīng)盡量削弱工頻干擾的影響；(3) 應(yīng)考

25、慮因呼吸等引起的基線漂移問題；(4) 信號(hào)頻率不高，通頻帶通常是滿足要求的，但應(yīng)考慮輸入阻抗、線性、低噪聲等因素。 3 心電監(jiān)護(hù)儀的方案及硬件電路設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)要求要求設(shè)計(jì)高精度、高可靠性心電信號(hào)采集放大濾波電路；以單片機(jī)為核心，對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并與pc進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；編寫上位機(jī)程序，實(shí)時(shí)顯示心電信號(hào)。3.2 設(shè)計(jì)方案由佩帶在病人身上的袖珍生理參數(shù)放大器采集模擬心電信號(hào)，采集到的心電信號(hào)有如下特點(diǎn)：信號(hào)弱、信噪比低、信號(hào)源阻抗大、電磁干擾大、信號(hào)頻率低等特點(diǎn)，然后經(jīng)過放大濾波電路，放大濾波電路由前置放大電路、后級(jí)放大電路、濾波及功率放大電路組成，此時(shí)得到的是放大的模擬信號(hào)，需要轉(zhuǎn)換成數(shù)

26、字信號(hào)，因此要再經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字信號(hào)，再通過串行接口向pc傳送數(shù)據(jù)，由上位機(jī)程序通過串口將信號(hào)讀入pc，并完成心電波形的顯示，設(shè)計(jì)方案如圖3.1。圖3.1設(shè)計(jì)方案3.3 硬件電路設(shè)計(jì) 心電信號(hào)是微弱小信號(hào)，最大值也不超過2.5mv，要實(shí)現(xiàn)正常的顯示，必須放大幾千倍，本課題將其放大2550倍，考慮到共模抑制比、帶寬等限制因素，采用兩級(jí)放大電路，前置放大電路放大50倍，后級(jí)放大電路放大51倍。為有效地提取心電信號(hào)，還要設(shè)計(jì)濾波電路，濾波電路由高通濾波電路、低通濾波電路、50hz陷波電路組成。3.3.1 前置放大電路本系統(tǒng)采用的是雙極肢體導(dǎo)聯(lián)方式i，將人體的左臂（la）、右臂(ra)作為正負(fù)

27、信號(hào)分別接入放大器的正、負(fù)輸入端，右腿與放大器的參考端子rf相連接，作為放大器的接地端，選用的前置放大器是ad620a，具有很好的性能，非常適合作為心電信號(hào)測(cè)量前置放大器，原理圖、引腳分布如下圖所示，其具體規(guī)格特性如下：(1)電源供應(yīng)范圍：2.3v-18v；(2)高精度：輸人最大偏置電流：1ma；輸人最大失調(diào)電流：0.5na；輸入最大失調(diào)電壓：50v；最大溫度漂移：0.6v /；輸入阻抗：10g。(3)低雜訊：輸入電壓噪聲(f=1k hz)：9nv；共模抑制比(增益g=10)：100db。ad620的增益可調(diào)，范圍為11000倍，通過調(diào)節(jié)ad620a的1和8腿之間的rg的值來實(shí)現(xiàn)： 圖3.2

28、ad620原理圖 圖3.3 ad620引腳分布前置放大電路如下圖所示，放大倍數(shù)為： （式3.1） 圖3.4 前置放大電路3.3.2 高通濾波電路在電路部分加上簡單的高通濾波環(huán)節(jié)，對(duì)隔斷直流通路和消除基線漂移將會(huì)起到事半功倍的效果，本部分電路置于預(yù)放大與信號(hào)放大電路之間，一個(gè)簡單的無源高通濾波電路如圖3.5所示。 圖3.5 高通濾波電路 下限截止頻率為： （式3.2）經(jīng)過高通濾波后，可以大大削弱0.08hz以下因呼吸等引起的基線漂移程度，心電信號(hào)低頻端也就相應(yīng)地取該頻率。3.3.3 后級(jí)放大電路后級(jí)放大及濾波部分由一片tlc2274四運(yùn)算放大器構(gòu)成，tlc2274是美國德克薩斯儀器公司生產(chǎn)的一款

29、性能優(yōu)良、價(jià)格低廉的通用運(yùn)算放大器。該放大器具有高輸入阻抗、高共模抑制比、低輸入偏置電流、低溫漂、低噪聲等優(yōu)良性能，并具有較高的電流驅(qū)動(dòng)能力，適用于諸如a/d轉(zhuǎn)換這一類的接口電路，tlc2274還有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，其輸入、輸出都具有軌到軌的特性。tlc2274原理圖、引腳分布圖如下圖所示。 圖3.6 tlc2274原理圖圖3.7 tlc2274引腳分布圖后級(jí)放大電路連接方法如下圖所示，放大倍數(shù)為： （式3.3） 圖3.8 后級(jí)放大電路3.3.4 低通濾波電路如下圖所示為一個(gè)二階低通有源濾波器，電路中的傳遞函數(shù)由下式給出： （式3.4）式中，令，上式可改寫為 （式3.5）幅頻響應(yīng)表達(dá)式為： （式

30、3.6）在心電監(jiān)護(hù)電路中，r為470，c的取值為0.01uf，其特征頻率為： （式3.7）因此，上限截止頻率為34hz。 圖3.9低通濾波電路3.3.5 50hz陷波電路雖然心電信號(hào)前置放大電路對(duì)50hz工頻干擾有很強(qiáng)的抑制作用，但僅僅靠共模抑制是不夠的，還需要設(shè)計(jì)專門的模擬帶阻濾波器來濾除，這種模擬帶阻濾波器稱陷波器。 設(shè)計(jì)的陷波電路如圖3.10所示，陷波電路選頻條件為： （式3.8） 中心頻率為： （式3.9）在這個(gè)電路中，陷波點(diǎn)頻率為50hz，通過解該二元聯(lián)立方程組，得出三個(gè)電容的值均為0.047uf，電阻r11、r12的值分別為21.5k、71.5k。 圖3.10 50hz陷波電路3.

31、3.6 電流放大電路經(jīng)過濾波電路之后輸出電流太小，無法驅(qū)動(dòng)下一級(jí)，因此要增加電流放大電路，即功率放大器，將放大器負(fù)輸入端和輸出端相連，構(gòu)成電壓跟隨器，放大器后面加上這一級(jí)電流放大電路后，其輸出端的電壓信號(hào)再也不會(huì)因后級(jí)負(fù)載過大而降低。3.3.7 單片機(jī)供電電路 c8051f060單片機(jī)工作電壓為2.73.6v。本系統(tǒng)采用3.3v為單片機(jī)供電。lm1117是一個(gè)低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列。分為兩個(gè)版本，固定電壓輸出版本和可調(diào)電壓輸出版本。固定輸出電壓1.5v、1.8v、2.5v、3.3v、5.0v和可調(diào)版本的電壓精度為1；固定輸出版本在輸出電流1a下的壓差為1.2v，其內(nèi)部有集成過熱保護(hù)和限流電路。電

32、路圖如下：圖3.11 lm1117轉(zhuǎn)3.3v電路圖發(fā)光二極管為電源指示燈，正常導(dǎo)通是其兩端的電壓約為1.7v,流過的電流約為3ma,為保證它能長久的正常工作，要給它串聯(lián)一個(gè)電阻。c14為輸入去耦濾波電容，電解電容c12和小電容c13組合在一起抗輸出干擾。3.3.8 信號(hào)偏置電路心電信號(hào)是雙極性交流信號(hào)，必須采用雙電源供電才能保證負(fù)半周信號(hào)不被削波，在ad620的參考電位5管腳接2.5v，這樣就變成了雙電源供電。由于單片機(jī)工作在單端輸入方式時(shí)，只能采集正的信號(hào)，不能采集負(fù)心號(hào)，因此要在后級(jí)放大電路加上1.25v的偏置。利用lm1117芯片轉(zhuǎn)2.5v、1.25v電路的原理同上。 圖3.12 lm1

33、117轉(zhuǎn)2.5v、1.25v電路3.3.9 單片機(jī)外圍電路（1）單片機(jī)復(fù)位電路c8051f060為低電平復(fù)位，按鍵復(fù)位電路設(shè)計(jì)如圖所示：in4148是高速開關(guān)管，開關(guān)比較迅速，適用于信號(hào)頻率較高的電路進(jìn)行單向?qū)ǜ綦x。采用如下圖所示的電路圖，不掉電上電就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位，更具有實(shí)際性。 圖3.13 按鍵復(fù)位電路當(dāng)上電一瞬間，電容里面本來不帶電荷，當(dāng)上電的時(shí)候，電源通過電阻向電容充電，電源相當(dāng)于短路，直接接到了地，所以單片機(jī)的復(fù)位管腳為低電平。隨著電容兩極的電荷累計(jì)，電容充滿電，相當(dāng)于開路，復(fù)位管腳接電源上面，此時(shí)是高電平，單片機(jī)正常工作。至于這個(gè)上電的時(shí)間由r和c的大小決定，t約等于rc。該復(fù)位電

34、路t=100ms,有c8051f060的復(fù)位時(shí)序圖（圖3.14）可知，可以實(shí)行復(fù)位功能。圖3.14 復(fù)位時(shí)序圖（2） jtag接口電路c8051f060系列具有片內(nèi)jtag邊界掃描和調(diào)試電路，通過四引腳jtag接口并使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)中的產(chǎn)品器件就可以進(jìn)行非侵入式、全速的在系統(tǒng)調(diào)試。該jtag接口完全符合ieee1149.1規(guī)范，為生產(chǎn)和調(diào)試提供完全的邊界掃描功能。jtag接口電路如圖3.15所示。圖3.15 jtag接口電路jtag各引腳定義： tck測(cè)試時(shí)鐘輸入； tdi測(cè)試數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)通過tdi輸入jtag口； tdo測(cè)試數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)通過tdo從jtag口輸出； tms測(cè)試模式選

35、擇，tms用來設(shè)置jtag口處于某種特定的測(cè)試模式。（3） adc0電壓基準(zhǔn)電路adc0的電壓基準(zhǔn)電路允許使用多種不同的電壓基準(zhǔn)配置。每個(gè) adc 都可以使用其專用的內(nèi)部電壓基準(zhǔn)或外部基準(zhǔn)。adc 電壓基準(zhǔn)的原理框圖如圖 3.16。 圖3.16 adc電壓基準(zhǔn)原理框圖每個(gè)adc的內(nèi)部電壓基準(zhǔn)電路由一個(gè)溫度穩(wěn)定性好的1.2v帶隙電壓基準(zhǔn)發(fā)生器和一個(gè)兩倍增益的輸出緩沖放大器組成。 vrefn （vref0 和 vref1） 引腳對(duì) agnd 的最大負(fù)載必須小于 100 a。通常在 vrefn 引腳與 vrgndn 之間接入0.1f和47 f的旁路電容，如圖3.17。圖3.17 adc0內(nèi)部電壓基準(zhǔn)

36、電路（4） 外部晶振電路通常在需要頻率精度較高時(shí)，最好采用外部晶振。外部晶振器需要有外部振蕩器連接到xtal1/xtal2引腳才能工作，如圖3.18。圖3.18 外部晶振電路c5和c6是兩個(gè)起振電容。從原理上講將晶振直接接到單片機(jī)上，單片機(jī)就可以正常工作了，但這樣構(gòu)成的振蕩電路會(huì)產(chǎn)生諧波（也就是不希望存在的其它頻率的波），這些波對(duì)電路的影響不大，但會(huì)降低電路的時(shí)鐘穩(wěn)定性。為了保證電路的穩(wěn)定性，可以在兩個(gè)晶振的管腳接兩個(gè)電容接地來削弱諧波對(duì)電路穩(wěn)定性的影響。電容的大小沒有固定值，一般是15p30p。（5） 單片機(jī)與pc機(jī)接口電路c8051f060串行通信接口(uart)支持與cpu以及其它使用非

37、歸零格式的異步外設(shè)之間的異步串行數(shù)字通信。uart的接收器與發(fā)送器都是雙緩沖的，有各自獨(dú)立的控制位與中斷位，都可以同時(shí)工作在全雙工模式下。為了保證數(shù)據(jù)的完整性，uart對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行間斷檢測(cè)、奇偶性、超時(shí)以及幀錯(cuò)誤等的檢查。uart可以通過設(shè)置定時(shí)器的溢出常數(shù)來設(shè)定不同的波特率，還可以通過rs-232或rs-485與許多主流外設(shè)接口。實(shí)際在計(jì)算機(jī)與終端通訊中一般只是用上rs-232-c的3-9條引線，接口的使用特性在rs-232-c中任何一條信號(hào)線的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系，即邏輯“1”，-5 -15v,邏輯“0”，+5+15v，因此需要用max232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。為了實(shí)現(xiàn)通訊，pc與c805

38、1f060之間必須采用相同的通訊格式。圖3.19是pc的異步串行通訊數(shù)據(jù)格式與c8051f060在uart方式一下的的數(shù)據(jù)格式。圖3.19 pc與c8051f060 uart0的通訊數(shù)據(jù)格式從圖中可以看出，通訊格式可采用8位數(shù)據(jù)位、l位停止位、禁止奇偶校驗(yàn)位，波特率為115200bit/s。對(duì)于pc機(jī)通訊格式的確定，是通過對(duì)其異步串行通訊控制器進(jìn)行初始化來實(shí)現(xiàn)的。為了實(shí)現(xiàn)與c8051f060在方式一下進(jìn)行通訊， pc在發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，設(shè)定奇偶校驗(yàn)位為0。pc與單片機(jī)之間的通信可以通過串口調(diào)試助手實(shí)現(xiàn)pc對(duì)單片機(jī)的發(fā)送數(shù)據(jù)和就收數(shù)據(jù)。心電監(jiān)護(hù)電路中用c8051f060的串行通信接口與rs-232串

39、行口通信，電路如圖3.20所示。電路采用了符合rs-232標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)芯片max232進(jìn)行串行通信。max232芯片功耗低、集成度高，+5v供電，具有兩個(gè)接收和發(fā)送通道。由于c8051f采用3.3v供電，所以在max232與c8051f之間加了ti公司提供的典型電平匹配電路。由于max232對(duì)電源噪聲很敏感，因此必須要對(duì)地加去耦電容，其值為10uf,用以提高抗干擾能力，在連接時(shí)必須盡量靠近器件。用c8051f060的uart串口與pc機(jī)進(jìn)行通信，c8051f060內(nèi)部有兩個(gè)全雙工的異步串行口uart0和uart1。它們除了具有標(biāo)準(zhǔn)串行口的功能外，還具有幀錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)和地址識(shí)別。單片機(jī)c8051f06

40、0的tx0、rx0通過max232與上位機(jī)相連，進(jìn)行串行通信。rx0為單片機(jī)的串行輸入端，接收上位機(jī)通過max232向單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)。tx0為單片機(jī)的串行輸出端，通過max232發(fā)送給上位機(jī)，把單片機(jī)測(cè)量的電壓數(shù)據(jù)經(jīng)串口送至計(jì)算機(jī)。圖3.20 c8051f與上位pc機(jī)的通信接口電路4 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)4.1 單片機(jī)開發(fā)軟件及編程語言簡介silicon集成開發(fā)環(huán)境(ide)是一套完整、獨(dú)立的軟件程序、它為設(shè)計(jì)者提供了用于開發(fā)和測(cè)試項(xiàng)目的所有工具。程序的主要特點(diǎn)包括 (1)簡潔的項(xiàng)目界面；(2)全功能、窗口字體可配置的編輯器；(3) 調(diào)試器具有設(shè)置斷點(diǎn)、觀察點(diǎn)、單步等功能；(4)工具鏈接集成支持匯

41、編器、編譯器和鏈接器；(5)可定制的工具菜單用于集成其它編譯器或開發(fā)工具；(6)silicon配置向?qū)Э蔀橹付ǖ哪繕?biāo)環(huán)境產(chǎn)生配置代碼；(7)在調(diào)試期間用它來察看和修改存儲(chǔ)器和寄存器的信息，可以觀察和修改變量。config2是一個(gè)專門配置單片機(jī)初始化程序的軟件（如圖4.1）。首先選中所用的單片機(jī)類型，在菜單欄中options選擇c語言，在peripheral中選擇要用到的硬件電路，根據(jù)預(yù)定的工作方式選擇，配置完成后自動(dòng)生成初始化程序。config2的使用大大方便和簡化了初始化程序的編寫。圖4.1 config2軟件界面4.2 主程序設(shè)計(jì) 心電信號(hào)經(jīng)放大、濾波處理后，作為單片機(jī)的模擬輸入信號(hào)，由單

42、片機(jī)完成a/d轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)。c8051f060 的adc子系統(tǒng)包括兩個(gè)1msps、16位分辨率的逐次逼近寄存器型adc，adc 中集成了跟蹤保持電路、可編程窗口檢測(cè)器和dma 接口。這兩個(gè)adc 可以被配置為兩個(gè)獨(dú)立的單端方式adc 或組成一個(gè)差分對(duì)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式、窗口檢測(cè)器和dma 接口都可用軟件通過特殊功能寄存器來控制。這兩個(gè)adc 及相應(yīng)的跟蹤保持電路可以被獨(dú)立使能或禁止（用特殊功能寄存器）。adc 控制寄存器（adcncn）中的adnen 位被置為邏輯1 時(shí)adcn 被使能。當(dāng)adnen位為邏輯0 時(shí)，adcn 處于低功耗關(guān)斷方式。adc0和adc1可以獨(dú)立地工作

43、于單端方式或兩者組合工作在差分方式。在單端方式，兩個(gè)adc可以被配置為同時(shí)采樣，或分別使用不同的轉(zhuǎn)換速度。在差分方式，adc1從屬于adc0，其配置由adc0的配置決定，僅在偏移和增益校準(zhǔn)時(shí)例外。通道選擇寄存器amx0sl中的diffsel位用于選擇adc工作在單端方式還是差分方式。本課題采用adc0完成a/d轉(zhuǎn)換，adc0工作于單端方式。adc0有4 種轉(zhuǎn)換啟動(dòng)方式，由adc0cn 中的adc0 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換方式位（ad0cm1，ad0cm0）的狀態(tài)決定。轉(zhuǎn)換觸發(fā)源有：1.向adc0cn 的ad0busy 位寫1；2.定時(shí)器3 溢出（即定時(shí)的連續(xù)轉(zhuǎn)換）；3外部adc 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)cnvstr0

44、的上升沿；4.定時(shí)器2 溢出（即定時(shí)的連續(xù)轉(zhuǎn)換）。本課題采用定時(shí)器3溢出啟動(dòng)adc0。adnbusy 位在轉(zhuǎn)換期間被置1，轉(zhuǎn)換結(jié)束后復(fù)0。adnbusy 位的下降沿觸發(fā)中斷（當(dāng)被允許時(shí)）并將中斷標(biāo)志adnint（adcncn.5）置1。在單端方式，adcn 的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)被保存在adcn 數(shù)據(jù)字的msb 和lsb 寄存器：adcnh 和adcnl。在差分方式，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)（adc0 和adc1組合）被保存在adc0 數(shù)據(jù)字的msb 和lsb 寄存器：adc0h 和adc0l。 圖4.2 a/d轉(zhuǎn)換流程圖4.3 中斷服務(wù)程序a/d轉(zhuǎn)換完成的結(jié)果通過uart0發(fā)送到計(jì)算機(jī)，a/d轉(zhuǎn)換完成會(huì)產(chǎn)生中斷，在中斷

45、服務(wù)程序中發(fā)送數(shù)據(jù)，在adc0初始化時(shí)啟動(dòng)adc0中斷。uart0 是一個(gè)具有幀錯(cuò)誤檢測(cè)和地址識(shí)別硬件的增強(qiáng)型串行口。uart0 可以工作在全雙工異步方式或半雙工同步方式，并支持多處理器通信。接收數(shù)據(jù)被暫存于一個(gè)保持寄存器中，這就允許uart0 在軟件尚未讀取前一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的情況下開始接收第二個(gè)輸入數(shù)據(jù)字節(jié)。一個(gè)接收覆蓋位用于指示新的接收數(shù)據(jù)已被鎖存到接收緩沖器而前一個(gè)接收數(shù)據(jù)尚未被讀取。對(duì)uart0 的控制和訪問是通過相關(guān)的特殊功能寄存器即串行控制寄存器（scon0）和串行數(shù)據(jù)緩沖器（sbuf0）來實(shí)現(xiàn)的。用同一個(gè)sbuf0 地址可以訪問發(fā)送寄存器和接收寄存器。讀sbuf0將自動(dòng)訪問接收寄存

46、器，而寫sbuf0 自動(dòng)訪問發(fā)送寄存器。uart0 可以工作在查詢或中斷方式。uart0 有兩個(gè)中斷源：一個(gè)發(fā)送中斷標(biāo)志ti0（scon0.1）（數(shù)據(jù)字節(jié)發(fā)送結(jié)束時(shí)置位）和一個(gè)接收中斷標(biāo)志ri0（scon0.0）（接收完一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后置位）。當(dāng)cpu 轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)硬件不清除uart0 中斷標(biāo)志，中斷標(biāo)志必須用軟件清除。這就允許軟件查詢uart0 中斷的原因（發(fā)送完成或接收完成）。uart0 提供四種工作方式（一種同步方式和三種異步方式），通過設(shè)置scon0寄存器中的配置位選擇。這四種方式提供不同的波特率和通信協(xié)議。方式0是同步方式，方式1是8 位uart，可變波特率，方式2是9位uart

47、，固定波特率，方式3是9 位uart，可變波特率。 圖4.3 中斷服務(wù)程序流程圖5 上位機(jī)程序5.1 控件添加方式用vb6.0編寫一個(gè)串口通信上位機(jī)程序，visual basic6.0是一個(gè)可視化窗口環(huán)境的編程軟件，目前使用visual basic6.0可以快速簡單編寫單片機(jī)中的串口通信上位機(jī)程序。打開安裝好后的visual basic6.0主程序界面。選擇“標(biāo)準(zhǔn)exe”，建立visual basic的編程環(huán)境。 在菜單的工程選項(xiàng)中選擇部件，如圖5.1。把visual basic的串口通信控件microsoft comm control 6.0調(diào)入工作菜單。 圖5.1 添加控件再打開部件對(duì)話框

48、中，選擇microsoft comm control 6.0的選項(xiàng)框，點(diǎn)擊確定 圖5.2 添加控件 可以在圖示5.2中看到通信控件microsoft comm control 6.0的文件是在c:winntsystem32mscomm32.ocx文件。如果調(diào)用通信控件microsoft comm control 6.0控件時(shí)無法在控件對(duì)話框中找到，可直接在系統(tǒng)目錄中搜索名為mscomm32.ocx文件。然后通過瀏覽加入vb的工作界面中。添加完控件回到編程界面。如下圖5.3。 圖5.3 添加控件5.2 mscomm 控件使用說明mscomm 控件通過串行端口傳輸和接收數(shù)據(jù)，為應(yīng)用程序提供串行通訊

49、功能。mscomm 控件在串口編程時(shí)非常方便，我們不必去花時(shí)間去了解較為復(fù)雜的api 函數(shù)，而且在vc、vb、delphi 等語言中均可使用。microsoft communications control（以下簡稱mscomm）是microsoft 公司提供的簡化windows 下串行通信編程的activex 控件，它為應(yīng)用程序提供了通過串行接口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡便方法。具體的來說，它提供了兩種處理通信問題的方法：（1）事件驅(qū)動(dòng)(eventdriven)方法。（2）查詢法。mscomm 控件有很多重要的屬性，但首先必須熟悉幾個(gè)屬性：commport:設(shè)置并返回通訊端口號(hào)。settings:以字符串

50、的形式設(shè)置并返回波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、停止位。portopen:設(shè)置并返回通訊端口的狀態(tài)。也可以打開和關(guān)閉端口。input:從接收緩沖區(qū)返回和刪除字符。output:向傳輸緩沖區(qū)寫一個(gè)字符串。下面分別描述：commport屬性：設(shè)置并返回通訊端口號(hào)。說明:在設(shè)計(jì)時(shí)，nnewvalue可以設(shè)置成從1 到16 的任何數(shù)（缺省值為1）。但是如果用portopen 屬性打開一個(gè)并不存在的端口時(shí)，mscomm 控件會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤68（設(shè)備無效）。注意：必須在打開端口之前設(shè)置commport 屬性。rthreshold屬性：在mscomm 控件設(shè)置commevent 屬性為comevreceive 并產(chǎn)生

51、oncomm 之前，設(shè)置并返回的要接收的字符數(shù)。說明：當(dāng)接收字符后，若rthreshold 屬性設(shè)置為0（缺省值）則不產(chǎn)生oncomm 事件。ctsholding屬性：確定是否可通過查詢clear to send (cts) 線的狀態(tài)發(fā)送數(shù)據(jù)。clear to send 是調(diào)制解調(diào)器發(fā)送到相聯(lián)計(jì)算機(jī)的信號(hào)，指示傳輸可以進(jìn)行。該屬性在設(shè)計(jì)時(shí)無效，在運(yùn)行時(shí)為只讀。說明：如果clear to send 線為低電平(ctsholding = false) 并且超時(shí)，mscomm 控件設(shè)置commevent 屬性為comeventctsto (clear to send timeout) 并產(chǎn)生onco

52、mm 事件。clear to send 線用于rts/cts (request to send/clear to send) 硬件握手。如果需要確定clear to send 線的狀態(tài)，ctsholding 屬性給出一種手工查詢的方法。sthreshold屬性：mscomm 控件設(shè)置commevent 屬性為comevsend 并產(chǎn)生oncomm 事件之前，設(shè)置并返回傳輸緩沖區(qū)中允許的最小字符數(shù)。說明：若設(shè)置sthreshold 屬性為0（缺省值），數(shù)據(jù)傳輸事件不會(huì)產(chǎn)生oncomm 事件。若設(shè)置sthreshold 屬性為1，當(dāng)傳輸緩沖區(qū)完全空時(shí)，mscomm 控件產(chǎn)生oncomm 事件。如果

53、在傳輸緩沖區(qū)中的字符數(shù)小于value，commevent 屬性設(shè)置為comevsend，并產(chǎn)生oncomm 事件。comevsend 事件僅當(dāng)字符數(shù)與sthreshold 交叉時(shí)被激活一次。cdholding屬性：通過查詢carrier detect (cd) 線的狀態(tài)確定當(dāng)前是否有傳輸。carrier detect 是從調(diào)制解調(diào)器發(fā)送到相聯(lián)計(jì)算機(jī)的一個(gè)信號(hào)，指示調(diào)制解調(diào)器正在聯(lián)機(jī)。該屬性在設(shè)計(jì)時(shí)無效，在運(yùn)行時(shí)為只讀。設(shè)置值：cdholding 屬性的設(shè)置值為：true代表carrier detect 線為高電平，false代表carrier detect 線為低電平說明：注意當(dāng)carrier

54、 detect 線為高電平(cdholding = true) 且超時(shí)時(shí)mscomm控件設(shè)置commevent 屬性為comeventcdto（carrier detect 超時(shí)錯(cuò)誤），并產(chǎn)生oncomm 事件。dsrholding屬性：確定data set ready (dsr) 線的狀態(tài)。data set ready 信號(hào)由調(diào)制解調(diào)器發(fā)送到相連計(jì)算機(jī)，指示作好操作準(zhǔn)備。該屬性在設(shè)計(jì)時(shí)無效，在運(yùn)行時(shí)為只讀。說明：當(dāng)data set ready 線為高電平(dsrholding = true) 且超時(shí)時(shí)，mscomm控件設(shè)置commevent 屬性為comeventdsrto（數(shù)據(jù)準(zhǔn)備超時(shí)）并產(chǎn)生oncomm 事件。當(dāng)為data terminal equipment (dte)機(jī)器寫data set ready/data terminal ready 握手。 settings屬性：設(shè)置并返回波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、停止位參數(shù)。 說明：當(dāng)端口打開時(shí)，如果lpsznewvalue非法，則mscomm 控件產(chǎn)生錯(cuò)誤380（非法屬性值）。 lpsznewvalue由四個(gè)設(shè)置值組成，有如下的格式：bbbb,p,d,s,bbbb 為波特率，p 為奇偶校驗(yàn)，d 為數(shù)據(jù)位數(shù)，s 為停止位數(shù)。lpsznewvalue的