1數(shù)字化醫(yī)療儀器導(dǎo)論課件

數(shù)字化醫(yī)療儀器第一章數(shù)字化醫(yī)療儀器導(dǎo)論本章內(nèi)容醫(yī)療儀器的分類與發(fā)展動態(tài)生物醫(yī)學(xué)測量的基礎(chǔ)知識數(shù)字化醫(yī)療儀器組成特點(diǎn)與設(shè)計(jì)方法1.1醫(yī)療儀器的分類與發(fā)展動態(tài)

1.1.1醫(yī)療器械的定義國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的定義

（1）為下列目的的用于人體的，不論是單獨(dú)使用還是組合使用的，包括使用所需軟件在內(nèi)的任何儀器、設(shè)備、器具、材料、或者其他物品。

（2）其對于人體體表及體內(nèi)的主要預(yù)防作用不是用藥理學(xué)、免疫學(xué)或代謝的手段獲得，但可能有這些手段參與并起一定輔助作用。疾病的診斷、預(yù)防、監(jiān)護(hù)、治療或緩解；損傷或殘疾的診斷、監(jiān)護(hù)、治療、緩解或者補(bǔ)償；解剖或生理學(xué)過程的研究替代或者調(diào)節(jié)；妊娠控制。我國醫(yī)療器械監(jiān)管條例(2000)的定義單獨(dú)或者組合使用于人體的儀器、設(shè)備、器具、材料、或者其他物品，包括所需要的軟件，其用于人體體表及體內(nèi)的作用不是用藥理學(xué)、免疫學(xué)或者代謝的手段獲得，但是可能有這些手段參與并起一定的輔助作用。其使用旨在達(dá)到下列預(yù)期目的：對疾病的預(yù)防診斷治療監(jiān)護(hù)緩解；對損傷或者殘疾的診斷治療監(jiān)護(hù)緩解補(bǔ)償；對解剖或者生理過程的研究替代調(diào)節(jié)；妊娠控制。醫(yī)療器械產(chǎn)品分類方法1、醫(yī)療器械分類規(guī)則指導(dǎo)下的醫(yī)療器械分類2、根據(jù)臨床應(yīng)用范圍所做的分類3、根據(jù)產(chǎn)品價值等級所做的分類4、根據(jù)產(chǎn)地分為境內(nèi)產(chǎn)品和境外產(chǎn)品等目前使用最為廣泛的是根據(jù)國家藥品監(jiān)督管理局發(fā)布的醫(yī)療器械分類目錄

《醫(yī)療器械監(jiān)督管理?xiàng)l例》分類管理第二類是指對其安全性有效性應(yīng)當(dāng)加以控制的醫(yī)療器械；第一類是指通過常規(guī)管理足以保證其安全性有效性的醫(yī)療器械；第三類是指植入人體用于支持維持生命，對人體具有潛在危險，對其安全性、有效性必須嚴(yán)格控制的醫(yī)療器械。醫(yī)療器械的產(chǎn)品分類及編碼－1我國醫(yī)療器械分類方法是分類規(guī)則指導(dǎo)下的目錄分類制。分類規(guī)則和分類目錄并存。用于指導(dǎo)醫(yī)療器械分類目錄的制定和確定新的產(chǎn)品注冊類別。2002年8月28日，國家藥品監(jiān)督管理局組織制定了醫(yī)療器械分類目錄國藥監(jiān)械[2002]302號，共有49個一級類別和大于263

個二級類別的產(chǎn)品種類。醫(yī)療器械的產(chǎn)品分類及編碼-36821醫(yī)用電子儀器設(shè)備206822醫(yī)用光學(xué)器具儀器及內(nèi)窺鏡設(shè)備86823醫(yī)用超聲儀器及有關(guān)設(shè)備76824醫(yī)用激光儀器設(shè)備66825醫(yī)用高頻儀器設(shè)備56826物理治療及康復(fù)設(shè)備96827中醫(yī)儀器設(shè)備36828醫(yī)用磁共振設(shè)備16830醫(yī)用X射線設(shè)備46831醫(yī)用X射線附屬設(shè)備及部件76832醫(yī)用高能射線設(shè)備26833醫(yī)用核素設(shè)備46834醫(yī)用射線防護(hù)用品裝置26839醫(yī)用射線設(shè)備專用檢測儀器我國對醫(yī)療器械的分類按照我國現(xiàn)行規(guī)定，境內(nèi)生產(chǎn)的醫(yī)療器械第一二類由省級藥品監(jiān)督管理部門負(fù)責(zé)審批。第三類醫(yī)療器械由國務(wù)院藥品監(jiān)督管理部門負(fù)責(zé)審批。其中，第一類產(chǎn)品可以直接獲得準(zhǔn)產(chǎn)注冊；第二、三類產(chǎn)品需要經(jīng)過臨床試驗(yàn)和生產(chǎn)注冊階段。部分醫(yī)療器械品種需要同時獲得生產(chǎn)許可證和注冊證書，才能進(jìn)入市場流通醫(yī)療器械行業(yè)監(jiān)管體系的發(fā)展及現(xiàn)狀

醫(yī)療器械市場準(zhǔn)入制度的引入是在1989年,明確了政府監(jiān)督管理的“核心”是保證醫(yī)療器械產(chǎn)品的安全性、有效性，并逐步建立起一套行之有效的產(chǎn)品上市的行政管理辦法。1999年12月18日召開的國務(wù)院第二十四次常務(wù)會議通過《醫(yī)療器械監(jiān)督管理?xiàng)l例》，并于2000年1月4日以國務(wù)院令276號發(fā)布，在4月1日正式實(shí)施。這標(biāo)志著我國的醫(yī)療器械監(jiān)督管理進(jìn)入依法行政和依法監(jiān)督的新階段。

關(guān)于進(jìn)口醫(yī)療器械的監(jiān)督管理入世后，在市場準(zhǔn)入方面，進(jìn)口醫(yī)療器械應(yīng)該和國產(chǎn)醫(yī)療器械享受同樣的國民待遇?！稐l例》實(shí)施前，對進(jìn)口產(chǎn)品在國內(nèi)市場準(zhǔn)入方面的要求比國內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品更寬松，監(jiān)督管理對進(jìn)口產(chǎn)品缺乏力度。目前，我國和歐美日等先進(jìn)國家和地區(qū)在醫(yī)療器械的市場準(zhǔn)入方面尚未實(shí)現(xiàn)互認(rèn)。新的醫(yī)療器械注冊管理辦法加強(qiáng)了對進(jìn)口產(chǎn)品的監(jiān)督管理方面的要求，使我國對境內(nèi)外醫(yī)療器械的監(jiān)督管理得到提升，國內(nèi)企業(yè)的競爭力也得到一定的保障。1.1.2醫(yī)療器械發(fā)展概況1、中國醫(yī)療器械行業(yè)在世界市場所占份額及發(fā)展歷程

但是：和國際發(fā)達(dá)國家相比，中國醫(yī)療器械在世界市場中的份額依然很低，仍有很大增長空間。中國有13億人口，31萬個醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)，醫(yī)療器械有廣闊的市場。中國是全球醫(yī)療器械十大新興市場之一，成為除日本以外亞洲最大的市場。中國醫(yī)療器械市場容量已超過1000億元，年均增長率15－18%。2、我國醫(yī)療儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀兩個關(guān)鍵詞－“新興產(chǎn)業(yè)”和“朝陽產(chǎn)業(yè)”醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)是關(guān)系人類生命健康的新興產(chǎn)業(yè)，世界發(fā)達(dá)國家一直保持著6％～7％很高的年增長率，被譽(yù)為朝陽工業(yè)。發(fā)展迅速我國近年發(fā)展也很快，年增長率達(dá)到15％以上，但與發(fā)達(dá)國家相比尚有較大差距。今后的十年我國的醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)將會有一個更大的發(fā)展。

主流產(chǎn)品－數(shù)字化、高科技、高附加值醫(yī)療儀器產(chǎn)品是現(xiàn)代工業(yè)的主流產(chǎn)品，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中起著主導(dǎo)和引領(lǐng)作用。由于其高增長性、高科技含量、高附加值：

其發(fā)展水平已成為一個國家綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)實(shí)力與水平的重要標(biāo)志之一。基于衛(wèi)生健康需求和醫(yī)療器械發(fā)展的大趨勢，應(yīng)以數(shù)字醫(yī)療核心儀器裝備和關(guān)鍵技術(shù)為重點(diǎn)，以現(xiàn)代主流數(shù)字化醫(yī)療產(chǎn)品帶動整個國家醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。3、數(shù)字化醫(yī)療器械發(fā)展（1）數(shù)字化精密醫(yī)療器械現(xiàn)狀醫(yī)療器械產(chǎn)品聚集和融入了大量現(xiàn)代科技的最新成就，是醫(yī)學(xué)與多種學(xué)科相結(jié)合的高新技術(shù)產(chǎn)物。我國醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比質(zhì)量、數(shù)量、水平差距都還較大，高檔醫(yī)療器械產(chǎn)品，特別是數(shù)字化精密醫(yī)療儀器，目前基本被國外或跨國公司占領(lǐng)。

近十余年來各國競相發(fā)展，取得了重大成就,現(xiàn)代數(shù)字化影像、診斷、治療設(shè)備和醫(yī)院信息化設(shè)備的出現(xiàn)，不僅將醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)推到了一個新的發(fā)展階段，帶動了整個醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和進(jìn)步，而且推進(jìn)了臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展進(jìn)程和國民經(jīng)濟(jì)的增長?，F(xiàn)代醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)已從單純的醫(yī)院內(nèi)診治為主的模式逐步發(fā)展為院前急救、臨床診治和康復(fù)保健結(jié)合的社區(qū)醫(yī)療、家庭護(hù)理的多元化的現(xiàn)代醫(yī)療保障體系，發(fā)展新型的、小型化、高精度和人性化的醫(yī)療器械產(chǎn)品成為近幾年醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新亮點(diǎn)。離體診斷器械及用品等有利于健康篩查、疾病早期發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品受到更大的重視。（3）高檔新產(chǎn)品開始進(jìn)入國際市場

近些年，一批國產(chǎn)化的高、精、尖產(chǎn)品，包括自主研發(fā)的新型數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備和專利技術(shù)，已逐步進(jìn)入國內(nèi)外市場。a.數(shù)字黑白超聲診斷設(shè)備已有較高水平，彩超已逐步走出OEM產(chǎn)品階段，逐步推出自行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。b.平板DR已有自己的整機(jī)產(chǎn)品并有少量出口；線掃描DR通過引進(jìn)-消化-創(chuàng)新，不僅研制出有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品推向市場，而且已開始向國外銷售，同時還推出低成本（28萬元）的低輻射劑量普及性體檢機(jī)。f.監(jiān)護(hù)、碎石、眼科、無創(chuàng)呼吸機(jī)等部分新產(chǎn)品，達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平，已進(jìn)入廣闊的國內(nèi)外市場。g.新的國產(chǎn)IVD產(chǎn)品日益增加。如：300T/H-520T/H全自動生化分析儀、血球分析儀，以及各種試劑。h.能改善血管再狹窄問題的微創(chuàng)冠脈藥物涂層支架及導(dǎo)管，已有了與跨國公司爭奪國內(nèi)市場份額和進(jìn)入國際市場的實(shí)力。i.醫(yī)療機(jī)器人和MEMS技術(shù)醫(yī)用設(shè)備研發(fā)已有較好基礎(chǔ)。

（a)智能膠囊(b)圖象記錄儀(c)影像工作站

膠囊內(nèi)窺鏡在人體小腸病灶檢測方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。

*智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡系統(tǒng)

未來的醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)存在四大趨勢，也是行業(yè)的增長熱點(diǎn)

四大趨勢計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)家庭和自我保健器械微創(chuàng)醫(yī)療器械器官移植和輔助醫(yī)療器械家庭自我監(jiān)護(hù)與診斷、家庭自我醫(yī)療與遠(yuǎn)程醫(yī)療相應(yīng)產(chǎn)品。無創(chuàng)傷或微創(chuàng)傷的醫(yī)療器械、醫(yī)學(xué)、成像、微型化醫(yī)療器械、激光診療和非植入式輔助傳感等。如各種內(nèi)窺鏡和導(dǎo)管技術(shù)等無創(chuàng)和低創(chuàng)的直視檢查，將深入到人體各個臟器和部位，獲得精確的形態(tài)、功能、病理等電生理診斷。如人工骨、心臟瓣膜、心泵、軟骨、胰、血管、腎、皮膚、肝、眼和再生的神經(jīng)細(xì)胞及心臟、神經(jīng)肌肉刺激器等。計(jì)算機(jī)輔助診斷、智能器械、生物傳感器械、機(jī)器人器械網(wǎng)絡(luò)。相應(yīng)的新產(chǎn)品，如集成化病人醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)、病人智能卡、臨床實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助臨床實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、生物傳感器等。1.2生物醫(yī)學(xué)測量的基礎(chǔ)知識

1.2.1生物醫(yī)學(xué)測量的范圍

生物醫(yī)學(xué)測量的范圍包括對生物體分子水平、細(xì)胞水平、器官水平和系統(tǒng)水平各層次的信息的測量。

生物醫(yī)學(xué)測量的對象具有生命的生物體人體生物分子、細(xì)胞、器官和功能系統(tǒng)等各層次組成的復(fù)雜系統(tǒng)1.2.2生物醫(yī)學(xué)測量的基本特點(diǎn)一.生物醫(yī)學(xué)測量基本屬于弱信號測量生物醫(yī)學(xué)測量屬于弱信號測量范疇具有弱信號測量的共同特點(diǎn)即要求測量系統(tǒng)的靈敏度高、分辨力強(qiáng)、抑制噪聲和抗干擾能力好這一特點(diǎn)在生物電、生物磁信號的測量中尤為突出!!!!生物體是一個極其復(fù)雜的系統(tǒng)，如何從生物體中有效地提取被測信號，是生物醫(yī)學(xué)測量的重要問題。在生物醫(yī)學(xué)測量中，不僅要抑制儀器系統(tǒng)的噪聲，更重要的是要充分認(rèn)識人體噪聲的性質(zhì)和特點(diǎn)，采取有效辦法（如濾波、相關(guān)或自適應(yīng)處理，改進(jìn)信號耦合方法等），從人體噪聲中提取有用信號。

二．生物體內(nèi)的噪聲對測量有重要影響三．信息測量中容易引入外界環(huán)境的干擾（1）環(huán)境電場、磁場和電磁場的干擾①電場干擾：最常見的電場干擾是工頻（50Hz）電場的干擾。②磁場干擾：變壓器、電動機(jī)和熒光燈的鎮(zhèn)流器周圍產(chǎn)生的交流磁場。③高頻電磁場干擾：空中的電磁波,通過測量系統(tǒng)與人體連接的導(dǎo)線引入。（2）外界刺激對測量的干擾外界刺激的干擾主要是通過生物體的感覺器官引入體內(nèi)，引起生理狀態(tài)的異常改變，造成測量結(jié)果的不穩(wěn)定或產(chǎn)生偽差。

各種生物體都是在內(nèi)環(huán)境與外環(huán)境相適應(yīng)的條件下，維持其新陳代謝和生命。為適應(yīng)各種外環(huán)境的變化和差異，生物體內(nèi)各種系統(tǒng)，包括一個細(xì)胞、器官、功能系統(tǒng)乃至整體，它們的功能活動都在不停地變化著，調(diào)整著，以在內(nèi)外環(huán)境間保持動態(tài)平衡。此外，遺傳因素也造成生物體各種功能、狀態(tài)的個體差異。

這些因素使被測量的生物醫(yī)學(xué)信息往往具有多變性。

四．生物醫(yī)學(xué)信息的多變性為了獲取生物體內(nèi)的信息予以測量，生物醫(yī)學(xué)測量系統(tǒng)或儀器一般需通過傳感器或電極與生物體聯(lián)接，這些傳感器或電極，有些置于體表（皮膚外），有些需插入或植入機(jī)體內(nèi)部，因此產(chǎn)生了測量系統(tǒng)對生物體的電安全性、機(jī)械安全性和化學(xué)安全性等問題.

五．生物醫(yī)學(xué)測量的安全要求靈敏度

靈敏度是指儀器在穩(wěn)態(tài)下輸出量變化與輸入量變化之比，可表示為:

S為靈敏度，A0和Ai分別為輸出量變化和輸入量變化

1.2.3生物醫(yī)學(xué)測量儀器的主要技術(shù)指標(biāo)２.頻率特性頻率特性是指儀器輸出量和相位與輸入正弦信號頻率的關(guān)系。使儀器的輸出幅度隨頻率的變化不超過規(guī)定值（如3dB）的輸入信號頻率范圍稱為響應(yīng)頻率，又稱為通頻帶。部分常見生理信號的頻率范圍

生理信號頻率范圍（Hz）生理信號頻率范圍（Hz）心電0.01～250動脈血壓0～100腦電0～150靜脈血壓0～50肌電0～10000脈搏波0.1～50眼電0～50心輸出量0～20視網(wǎng)膜電0～50心音2～2000胃電0.05～20呼吸率0.1～10血流量0～30３.精密度

精密度簡稱精度，用相同條件下重復(fù)測量間的最大偏差與儀器滿量程之比表示，即

Ai、Aj分別為任意兩次測量的結(jié)果值，Ｈ為儀器的最大測量范圍４.準(zhǔn)確度

準(zhǔn)確度用儀器的實(shí)際測量結(jié)果值同真值（理想值）間的最大偏差與儀器滿量程之比來表示，即

Ea為儀器的測量準(zhǔn)確度，Amax為實(shí)測值與真值間的最大偏差，H為儀器的滿量程

５.非線性度

非線性度用實(shí)測值和與相應(yīng)輸入量成正比關(guān)系的理論值間最大偏差同滿量程之比表示，即

EL為儀器的線性度，

ALmax為全量程內(nèi)的實(shí)測值與理論值之間的最大偏差，H為全量程儀器非線性度的示意圖

輸入量輸出量理想曲線實(shí)測曲線

Amax

６.漂移

漂移是指儀器的輸出量隨時間或外部環(huán)境變化而變化的程度，主要包括零點(diǎn)漂移、溫度漂移和靈敏度溫漂等指標(biāo)。①零點(diǎn)漂移：用無輸入信號和恒定環(huán)境條件下的儀器輸出量在一定時間內(nèi)的最大變化與滿量程之比來表示，即

Dz為零點(diǎn)漂移，Azmax為指定時間內(nèi)在輸入量為零時輸出量的最大變化，H為儀器的滿量程

②溫度漂移：用無輸入信號條件下儀器的輸出量隨環(huán)境溫度的變化與儀器的滿量之比來表示，即

DT為溫度漂移，AT為環(huán)境溫度變化T時引起的儀器輸出量變化

③靈敏度溫漂：用一定環(huán)境溫度變化范圍內(nèi)儀器靈敏度的最大相對變化量來表示，即

Ds為靈敏度溫漂，Smax為一定溫度變化范圍內(nèi)儀器靈敏度的最大變化

７.分辨力

分辨力是指儀器分辨出最小的信息變化的能力。按被測信息的性質(zhì)和儀器用途的不同，儀器分辨力分為幅度分辨率、頻率分辨率、時間分辨率和空間分辨力等指標(biāo)。幅度分辨率一般用儀器最小可分辨的輸出信號幅度或大小與儀器滿量程之比來表示，即

R為幅度分辨率，又稱為分辨率，Amin為儀器最小可分辨的輸出信號幅值或大小，H為儀器的滿量程。R愈小，儀器的幅度分辨率愈高８.輸入阻抗和輸出阻抗輸入阻抗：指從一測量系統(tǒng)或線路環(huán)節(jié)的輸入端測得的系統(tǒng)自身的阻抗，即

Zi為系統(tǒng)的輸入阻抗，Vi和Ii分別為從系統(tǒng)輸入端測得的輸入電壓和輸入電流

輸出阻抗：指從一測量系統(tǒng)或線路環(huán)節(jié)的輸出端測得的系統(tǒng)自身的阻抗，即

Zo為系統(tǒng)的輸出阻抗，Zh為輸出端接入的負(fù)載阻抗，Vo和Vh分別為系統(tǒng)輸出端開路和接入負(fù)載阻抗Zh時的輸出電壓

９．漏電流

生物醫(yī)學(xué)儀器對人體電擊危險的主要來源，有三種：接地漏電流：儀器接地導(dǎo)線流入大地的電流。機(jī)殼漏電流：儀器外殼經(jīng)外部導(dǎo)體流入大地，或流向系統(tǒng)其它部分的電流?；颊呗╇娏鳎航?jīng)聯(lián)接患者身體的導(dǎo)線或被測患者身體流入大地的電流。漏電流種類B型儀器BF型儀器CF型儀器正常單一故障正常單一故障正常單一故障接地漏電流0.510.510.51機(jī)殼漏電流0.10.50.10.50.010.5患者漏電流0.10.50.10.50.010.05

生物醫(yī)學(xué)儀器的漏電流允許值（mA）

1.3.數(shù)字化醫(yī)儀組成特點(diǎn)與設(shè)計(jì)方法

1.3.1數(shù)字化儀器的組成及特點(diǎn)

微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代電子技術(shù)的成就給傳統(tǒng)的電子測量與儀器帶來了巨大的沖擊和革命性的影響。隨著微處理器在體積小、功能強(qiáng)、價格低等方面的進(jìn)展，電子測量儀器和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合愈加緊密，形成一種全新的以微機(jī)數(shù)字化處理為特征的儀器，即“數(shù)字化儀器”或稱“智能儀器”。一．?dāng)?shù)字化儀器的典型結(jié)構(gòu)

數(shù)字化儀器核心是專用的微機(jī)系統(tǒng)，由硬件和軟件兩大部分組成。

硬件部分:包括主機(jī)電路、模擬量I／0通道、人機(jī)聯(lián)系部件與接口電路、標(biāo)準(zhǔn)通信接口等（見下頁圖）。

主機(jī)電路用于存儲程序、數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)算和處理，通常由微處理器、程序存儲器、I／0接口電路等組成。用來輸入輸出模擬量信號，主要由A／D轉(zhuǎn)換器、D／A轉(zhuǎn)換器和有關(guān)的模擬信號處理電路等組成。模擬量輸入輸出通道主要由儀器面板中的鍵盤和顯示器等組成。人機(jī)聯(lián)系部件用于實(shí)現(xiàn)儀器與計(jì)算機(jī)的聯(lián)系，數(shù)字化儀器一般都配有并行或串行等標(biāo)準(zhǔn)通信接口。標(biāo)準(zhǔn)通信接口電路軟件部分:包括監(jiān)控程序和接口管理程序兩部分。通過鍵盤操作輸入并存儲所設(shè)置的功能、操作方式與工作參數(shù)；通過控制I／O接口電路進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對儀器進(jìn)行預(yù)定的設(shè)置；對數(shù)據(jù)存儲器所記錄的數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行各種處理；以數(shù)字、字符、圖形等形式顯示各種狀態(tài)信息以及測量數(shù)據(jù)的處理結(jié)果。監(jiān)控程序面向儀器面板鍵盤和顯示器其內(nèi)容是接受并分析來自通信接口總線的各種有關(guān)功能、操作方式與工作參數(shù)的程控操作碼，并通過通信接口輸出儀器的現(xiàn)行工作狀態(tài)及測量數(shù)據(jù)的處理結(jié)果，以響應(yīng)計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)控命令。接口管理程序主要面向通信接口二．?dāng)?shù)字化儀器的主要特點(diǎn)

(1)數(shù)字化儀器使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的旋轉(zhuǎn)式或琴鍵式切換開關(guān)來實(shí)施對儀器的控制，從而使儀器面板的布置和儀器內(nèi)部有關(guān)部件的安排不再相互限制和牽連。(2)微處理器的運(yùn)用極大地提高了儀器的性能。例如智能儀器利用微處理器的運(yùn)算和邏輯判斷功能，按照一定的算法可以方便地消除由于漂移、增益的變化和干擾等因素所引起的誤差、從而提高了儀器的測量精度。

(3)數(shù)字化儀器運(yùn)用微處理器的控制功能，可以方便地實(shí)現(xiàn)量程自動轉(zhuǎn)換、自動調(diào)零、觸發(fā)電平自動調(diào)整、自動校準(zhǔn)、自診斷等功能，有力地改善了儀器的自動化測量水平。

(4)數(shù)字化儀器具有友好的有人—機(jī)對話的能力，使用人員只需通過鍵盤打人命令，儀器就能實(shí)現(xiàn)某種測量和處理功能，與此同時，智能儀器還通過顯示屏將儀器運(yùn)行情況、工作狀態(tài)以及對測量數(shù)據(jù)的處理結(jié)果及時告訴使用人員，使人-機(jī)之間的聯(lián)系非常密切。

(5)數(shù)字化儀器一般都配有GP-IB或RS-232等接口，使數(shù)字化儀器具有可程控操作的能力。從而可以很方便地與計(jì)算機(jī)和其他儀器一起組成用戶所需要的多種功能的自動測量系統(tǒng)，來完成更復(fù)雜的測試任務(wù)。

數(shù)字化儀器是以微處理器為核心的電子儀器。它不僅要求設(shè)計(jì)者熟悉電子儀器的工作原理，而且還要求掌握微型計(jì)算機(jī)硬件和軟件的原理。因而其設(shè)計(jì)不能完全沿用傳統(tǒng)電子儀器的設(shè)計(jì)方法和手段。

1.3.2數(shù)字化儀器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)一.設(shè)計(jì)、研制數(shù)字化儀器的一般過程

Step1：確定設(shè)計(jì)任務(wù)Step2：擬制總體設(shè)計(jì)方案，選擇微處理器芯片

Step3：確定儀器工作總框圖Step4：硬件電路和軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試Step5：整機(jī)聯(lián)調(diào)

二.微處理器的選擇

微處理器是整個儀器的核心部件，它直接影響整機(jī)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，并對數(shù)字化儀器的功能、性能價格比以及研制周期起決定性的作用。因此在設(shè)計(jì)任務(wù)確定之后，首先應(yīng)對微處理器進(jìn)行選擇。

1.3.3數(shù)字化儀器的現(xiàn)狀及發(fā)展在此基礎(chǔ)上新方法的提出在新技術(shù)革命的推動下，尤其是微電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速進(jìn)步，使電子儀器的整體水平發(fā)生很大變化。一種被稱為21世紀(jì)儀器的VXI總線儀器系統(tǒng)問世。70年代以來1987年先后出現(xiàn)獨(dú)立式數(shù)字化儀器、GP-IB自動測試系統(tǒng)、插卡式數(shù)字化儀器(個人儀器)。VXI系統(tǒng)特點(diǎn)：集中了數(shù)字化儀器、GP-IB總線、個人儀器的很多特長，是一種全世界范圍內(nèi)完全開放的，適用多供貨廠商的模塊總線儀器系統(tǒng)，已被公認(rèn)為當(dāng)前儀器發(fā)展的世界潮流。一.獨(dú)立式數(shù)字化儀器及自動測試系統(tǒng)

獨(dú)立式數(shù)字化儀器(簡稱數(shù)字化儀器)即前述的自身帶有微處理器能獨(dú)立進(jìn)行測試的電子儀器，數(shù)字化儀器是現(xiàn)階段智能化電子儀器的主體。

自動測試系統(tǒng)具有極強(qiáng)的通用性和多功能性，對于不同的測試任務(wù)，只需增減或更換“掛”在它上面的儀器設(shè)備，編制相應(yīng)的測試軟件，而系統(tǒng)本身不變。

二.個人PC儀器系統(tǒng)及VXI總線儀器系統(tǒng)

個人PC儀器是在數(shù)字化儀器的基礎(chǔ)上，伴隨著個人計(jì)算機(jī)(PC)登上電子測量的舞臺而創(chuàng)造出的一種嶄新的儀器品種。而原數(shù)字化儀器所需的鍵盤、顯示器以及存儲器等均借助于PC機(jī)的資源，就構(gòu)成了個人PC儀器(又稱PC儀器或儀器卡)。它是將原數(shù)字化儀器中的測量部分配以相應(yīng)的接口電路制成各種儀器卡，插入到PC的總線插槽或擴(kuò)展箱內(nèi)；特點(diǎn)一

特點(diǎn)二特點(diǎn)一：VXI總線是一個開放式結(jié)構(gòu)。下圖顯示出典型的VXI總線儀器的構(gòu)成形式。VXI總線兩大特點(diǎn)VXI總線對所有儀器生產(chǎn)廠家和用戶都是公開的，即允許不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的卡式儀器都可在同一機(jī)箱中工作，從而使VXI總線很快就成為測試系統(tǒng)的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)。VXI總線是面向模塊式結(jié)構(gòu)的儀器的總線，與GP-IB總線相比較其性能有了較大幅度提高。特點(diǎn)二：VXI總線面向模塊化。三.軟件技術(shù)的高速發(fā)展及虛擬儀器

在新一代的儀器系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)軟件和測試儀器更加緊密地結(jié)合在一起，為了使儀器系統(tǒng)的硬件設(shè)備盡量少，傳統(tǒng)儀器的許多硬件乃至整個儀器都被計(jì)算機(jī)軟件代替。在新一代儀器系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)處于核心地位。以計(jì)算機(jī)為核心的儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下頁圖所示。Eg：只使用一塊A／D卡，借助于計(jì)算機(jī)的計(jì)算功能，在軟件的配合下就可能實(shí)現(xiàn)多種儀器的功能，如數(shù)字多用表，數(shù)字存儲示波器，數(shù)字頻譜分析，數(shù)字采集系統(tǒng)，數(shù)字頻率計(jì)等。與計(jì)算機(jī)一起工作的儀器共有四類，即GP-IB儀器、RS-232儀器、VXI儀器數(shù)據(jù)采集板。序號項(xiàng)目（或任務(wù)）名稱項(xiàng)目（或任務(wù)）方案描述預(yù)設(shè)能力目標(biāo)教學(xué)資源學(xué)習(xí)成果學(xué)時教學(xué)方法/教學(xué)手段1數(shù)字化醫(yī)療儀器結(jié)構(gòu)與開發(fā)流程任務(wù)：數(shù)字化醫(yī)療儀器結(jié)構(gòu)與開發(fā)流程熟悉數(shù)字化醫(yī)療儀器結(jié)構(gòu)與開發(fā)流程。PPT，PC，調(diào)研報(bào)告8案例引導(dǎo)法、任務(wù)驅(qū)動法、學(xué)做合一、頭腦風(fēng)暴法2MCS-51單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)任務(wù)一：定時器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用；任務(wù)二：中斷技術(shù)應(yīng)用。掌握MCS-51單片機(jī)定時器/計(jì)數(shù)器的設(shè)置應(yīng)用；掌握中斷技術(shù)應(yīng)用。PPT，PC，實(shí)驗(yàn)平臺軟件，作業(yè)，文件，演示。8案例引導(dǎo)法、任務(wù)驅(qū)動法、學(xué)做合一、頭腦風(fēng)暴法3數(shù)字化醫(yī)療儀器微機(jī)控制電路任務(wù)一：微機(jī)控制片外RAM擴(kuò)展與訪問；任務(wù)二：按鍵輸入與單個發(fā)光管顯示；任務(wù)三：LED發(fā)光管顯示的接口電路與程序設(shè)計(jì)；任務(wù)四：鍵盤控制七段LED顯示器接口電路與程序設(shè)計(jì)。能正確應(yīng)用存儲器擴(kuò)展功能；鍵盤工作原理與編程設(shè)計(jì)；發(fā)光管和七段碼LED顯示器原理與程序設(shè)計(jì)應(yīng)用。PPT，PC，實(shí)驗(yàn)平臺軟件，作業(yè)，文件，演示。16案例引導(dǎo)法、任務(wù)驅(qū)動法、學(xué)做合一、頭腦風(fēng)暴法4心電圖機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路板任務(wù)一：模/數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路與程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；任務(wù)二：模/數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路與程序設(shè)計(jì)；任務(wù)三：數(shù)/模轉(zhuǎn)換接口電路與程序設(shè)計(jì)；任務(wù)四：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試；任務(wù)五：心電信號采集接口的聯(lián)機(jī)調(diào)試。掌握A/D轉(zhuǎn)換與單片機(jī)接口的方法；掌握D/A轉(zhuǎn)換與單片機(jī)接口的方法。數(shù)據(jù)采集接口電路和程序設(shè)計(jì)；心電信號采集接口電路和程序設(shè)計(jì)。PPT，PC，心電信號發(fā)生器，實(shí)驗(yàn)平臺軟件，作業(yè)，文件，演示。20案例引導(dǎo)法、任務(wù)驅(qū)動法、學(xué)做合一、頭腦風(fēng)暴法《數(shù)字化醫(yī)療儀器》做中學(xué)學(xué)習(xí)課程總體項(xiàng)目（或任務(wù)）設(shè)計(jì)與授課進(jìn)程5監(jiān)護(hù)儀數(shù)據(jù)通信接口電路及編程調(diào)試任務(wù)一：串行數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)與調(diào)試；任務(wù)二：串行數(shù)據(jù)發(fā)送與調(diào)試。掌握串行接口通信功能設(shè)置與應(yīng)用和程序設(shè)計(jì)；能完成PC機(jī)與下位機(jī)數(shù)據(jù)塊串行通信并掌握軟件的基本調(diào)試方法。PPT，PC，實(shí)驗(yàn)平臺軟件，作業(yè)，文件，演示。8案例引導(dǎo)法、任務(wù)驅(qū)動法、學(xué)做合一、頭腦風(fēng)暴法6綜合產(chǎn)品調(diào)試任務(wù)一：心電信號微機(jī)按鍵控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)；任務(wù)二：監(jiān)護(hù)儀微機(jī)控制數(shù)據(jù)通信接口電路聯(lián)調(diào)；掌握綜合產(chǎn)品制作的過程，學(xué)會調(diào)試的方法。PPT，PC，實(shí)驗(yàn)平臺軟件，作業(yè)，文件，演示。12案例引導(dǎo)法、任務(wù)驅(qū)動法、學(xué)做合一、頭腦風(fēng)暴法7數(shù)字化醫(yī)療儀器應(yīng)用實(shí)例任務(wù)：數(shù)字化醫(yī)療儀器結(jié)構(gòu)與開發(fā)舉例：數(shù)字心電圖機(jī)、智能化動態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀、多參數(shù)床邊監(jiān)護(hù)儀等。舉一反三，拓展熟悉數(shù)字化醫(yī)療儀器結(jié)構(gòu)與開發(fā)應(yīng)用實(shí)例。PPT，PC，復(fù)習(xí)題8案例引導(dǎo)法、任務(wù)驅(qū)動法、學(xué)做合一、頭腦風(fēng)暴法《數(shù)字化醫(yī)療儀器》做中學(xué)學(xué)習(xí)課程總體項(xiàng)目（或任務(wù)）設(shè)計(jì)與授課進(jìn)程課程名稱數(shù)字化醫(yī)療儀器教學(xué)單元名稱情景一、數(shù)字化醫(yī)療儀器結(jié)構(gòu)與開發(fā)流程本單元學(xué)時數(shù)6+2（緒論與準(zhǔn)備）＝8課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)數(shù)字化醫(yī)療儀器學(xué)習(xí)目標(biāo)分析1、通過數(shù)字化醫(yī)療儀器結(jié)構(gòu)與開發(fā)流程的調(diào)研，培養(yǎng)思考問題、解決問題的能力；2、完成數(shù)字化醫(yī)療儀器結(jié)構(gòu)與發(fā)展調(diào)研、單片機(jī)實(shí)訓(xùn)平臺開發(fā)流程，養(yǎng)成跟蹤數(shù)字化醫(yī)療技術(shù)發(fā)展前沿的習(xí)慣，學(xué)會撰寫技術(shù)報(bào)告的技能。3、通過撰寫技術(shù)報(bào)告的能力培養(yǎng)，提高學(xué)習(xí)興趣。學(xué)習(xí)者分析1、具備數(shù)字電路、模擬電路、單片微機(jī)應(yīng)用和醫(yī)用電子儀器基礎(chǔ)，會用調(diào)研和情報(bào)資料查詢的各種手段，能完成數(shù)字化醫(yī)療儀器技術(shù)發(fā)展前沿的小論文，并能制作匯報(bào)材料，學(xué)習(xí)單片機(jī)實(shí)訓(xùn)平臺開發(fā)方法。2、掌握跟蹤數(shù)字化醫(yī)療儀器技術(shù)發(fā)展前沿的調(diào)研和總結(jié)應(yīng)用能力。學(xué)習(xí)內(nèi)容分析1、數(shù)字化醫(yī)療儀器的組成及特點(diǎn)的基本概念；2、數(shù)字化儀器的單片機(jī)實(shí)訓(xùn)平臺開發(fā)要點(diǎn)；3、學(xué)習(xí)跟蹤數(shù)字化醫(yī)療儀器技術(shù)發(fā)展前沿的調(diào)研和總結(jié)的工作方法。教學(xué)策略引導(dǎo)文法；案例教學(xué)法；學(xué)做合一；組織形式為全班、小組(2-3人)。學(xué)習(xí)成果跟蹤數(shù)字化醫(yī)療儀器技術(shù)發(fā)展前沿的調(diào)研和小結(jié)報(bào)告。教學(xué)評價1、匯報(bào)材料關(guān)于數(shù)字化醫(yī)療儀器的組成及特點(diǎn)的調(diào)研應(yīng)充分；2、數(shù)字化儀器的技術(shù)開發(fā)方法須明確；3、跟蹤數(shù)字化醫(yī)療儀器技術(shù)發(fā)展前沿調(diào)研小結(jié)的創(chuàng)新性。第一單元：數(shù)字化醫(yī)療儀器結(jié)構(gòu)與開發(fā)流程數(shù)字化醫(yī)療儀器技術(shù)發(fā)展前沿或開發(fā)技術(shù)的小論文，制作匯報(bào)材料序號考核內(nèi)容考核要求配分得分1搜集資料搜集資料充分102調(diào)研手段熟練掌握各種調(diào)研手段方法203報(bào)告質(zhì)量報(bào)告內(nèi)容合理、完整滿足要求；可讀性好；可參考性強(qiáng)。304匯報(bào)效果回報(bào)效果好；表達(dá)能力強(qiáng)；305評價評價正確，有建設(shè)性的意見106合計(jì)得分7否定項(xiàng)發(fā)生重大責(zé)任事故、嚴(yán)重違反教學(xué)紀(jì)律者得0分項(xiàng)目驗(yàn)收考核評分表第二單元教學(xué)設(shè)計(jì)：MCS-51單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)任務(wù)1：定時器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用課程名稱數(shù)字化醫(yī)療儀器教學(xué)單元名稱情景二、MCS-51單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)子情景1、定時器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用本單元學(xué)時數(shù)4課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)數(shù)字化醫(yī)療儀器學(xué)習(xí)目標(biāo)分析1、通過電路分析及軟件的編制，培養(yǎng)思考問題、解決問題的能力；2、完成定時器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用設(shè)計(jì)、利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的定時器/計(jì)數(shù)器在P1.0產(chǎn)生周期為20ms的方波，學(xué)會定時器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用編程。3、通過具體電路和定時器功能學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)興趣。學(xué)習(xí)者分析1、具備數(shù)字電路、模擬電路基礎(chǔ)，會用KeilC語言編程，理解定時器/計(jì)數(shù)器的基本工作原理，能完成單片機(jī)控制在實(shí)訓(xùn)專用線路板P1.0接口輸出產(chǎn)生周期為20ms的方波的編程，并用示波器記錄測試輸出模擬電壓波形和編程數(shù)據(jù)的一致關(guān)系。2、掌握單片機(jī)定時器/計(jì)數(shù)器定時控制的原理和應(yīng)用能力。學(xué)習(xí)內(nèi)容分析1、51單片機(jī)定時器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用的基本概念；2、實(shí)訓(xùn)專用51單片機(jī)控制小系統(tǒng)線路板P1.0接口的工作原理；3、學(xué)習(xí)星研KeilC51編程仿真平臺進(jìn)行C語言開發(fā)的工作方法。教學(xué)策略引導(dǎo)文法；案例教學(xué)法；學(xué)做合一；組織形式為全班、小組(2-3人)。學(xué)習(xí)成果51單片機(jī)定時器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用的輸出波形圖及相應(yīng)程序。教學(xué)評價硬件：51單片機(jī)定時器電路應(yīng)用設(shè)計(jì)是否合理；功能是否滿足，可操作性是否強(qiáng)；軟件：程序是否合理、完整；可讀性如何；可參考性如何。任務(wù)1、51單片機(jī)定時器在P1.0產(chǎn)生周期為20ms的方波電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的連線與調(diào)試任務(wù)。2、技術(shù)指標(biāo)與功能測試。3、完成51單片機(jī)定時器控制在P1.0產(chǎn)生周期為20ms的方波輸出程序流程設(shè)計(jì)。接口電路的設(shè)計(jì)及相應(yīng)程序的編制。要求：能通過示波器顯示單片機(jī)定時產(chǎn)生周期為20ms的波形結(jié)果，并測試相關(guān)信號。第二單元教學(xué)設(shè)計(jì)：MCS-51單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)任務(wù)1：定時器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用完成本次課程單元數(shù)字電壓表的任務(wù)，需要新增的知識（a）定時器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)與原理51系列中有3個16位的可編程定時器/計(jì)數(shù)器：T0、T1和T2。其中T0有四種工作方式；T1有三種工作方式，T2有三種工作方式。通過編程可設(shè)定工作于某種方式。每個定時器/計(jì)數(shù)器既可以對系統(tǒng)時鐘計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)定時，也可以對外部脈沖信號實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，通過編程設(shè)定來實(shí)現(xiàn)。作計(jì)數(shù)器用時，計(jì)數(shù)器對芯片引腳T0（P3.4）或T1（P3.5）上每輸入一個脈沖進(jìn)行加1計(jì)數(shù)。加法計(jì)數(shù)溢出時可向CPU發(fā)出中斷請求信號；作定時器用時，加法計(jì)數(shù)器對內(nèi)部機(jī)器周期脈沖TCY計(jì)數(shù)。由于機(jī)器周期是定值，所以對TCY計(jì)數(shù)也就是定時，如TCY=1μs，計(jì)數(shù)值100，相當(dāng)于定時100μs。方式寄存器TMOD：GATEC/M1M0GATEC/M1M0

D7D6D5D4D3D2D1D0

T1

T0GATE：門控位，用于控制定時/計(jì)數(shù)器的啟動是否受外部中斷請求信號的影響，一般情況不需受外部中斷影響，故設(shè)為0。C/：定時或計(jì)數(shù)方式選擇位，當(dāng)C/=1時工作于計(jì)數(shù)方式；當(dāng)C/=0時工作于定時方式。M1、M0：工作方式選擇位，用于對T0的四種工作方式，T1的三種工作方式進(jìn)行選擇。M1M0工作方式方式說明00013位定時/計(jì)數(shù)器01116位定時/計(jì)數(shù)器1028位自動重置定時/計(jì)數(shù)器113兩個8位定時/計(jì)數(shù)器（只有T0有）控制寄存器TCON

TF1

TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0

D7D6D5D4D3D2D1D0TF0/TF1：定時器/計(jì)數(shù)器T0/T1的溢出標(biāo)志位，當(dāng)定時/計(jì)數(shù)器T0/T1計(jì)滿時，由硬件使它置位，TF0/TF1=1，如中斷允許則觸發(fā)T1中斷。進(jìn)入中斷處理后由內(nèi)部硬件電路自動清除，TF0/TF1=0。TR0/TR1：定時器/計(jì)數(shù)器T0/T1的啟動位，可由軟件置位或清零，當(dāng)TR0/TR1=1時啟動（指令：SETBTR0/TR1）；TR0/TR1=0時停止（指令：CLRTR0/TR1）。加法計(jì)數(shù)器TH0/TH1、TL0/TL1TH0/TH1、TL0/TL1均為8位寄存器，可以拼成一個16位寄存器，作為定時器/計(jì)數(shù)器的加法寄存器，在定時器/計(jì)數(shù)器啟動前，存入計(jì)數(shù)初值，啟動后則根據(jù)要求加1計(jì)數(shù)，此時該寄存器的內(nèi)容為當(dāng)前的計(jì)數(shù)值，當(dāng)不斷加1至溢出時，該寄存器內(nèi)容一定為0。工作方式1：16位定時器/計(jì)數(shù)器★用足16位的加法計(jì)數(shù)器，故最大計(jì)數(shù)值為216=65536，如需計(jì)的數(shù)值為N，則置的初值X為：

X=65536－N如定時/計(jì)數(shù)器T0的計(jì)數(shù)值為1000，則初值為65536－1000=64536，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)為1111110000011000B，則需賦初值：TH0=11111100B，TL0=00011000B。工作方式2：自動重裝載的8位定時器/計(jì)數(shù)器★16位的計(jì)數(shù)器只用了8位來計(jì)數(shù)，用的是TL0/TL1的8位來進(jìn)行計(jì)數(shù)，而TH0/TH1用于保存初值。當(dāng)TL0/TL1計(jì)滿溢出時，一方面使TF0/TF1置位，另一方面使TH0/TH1的值就自動裝入TL0/TL1。由于是8位的定時/計(jì)數(shù)方式，因而最大計(jì)數(shù)值28=256。如計(jì)數(shù)值為N，則置入的初值X為：X=256－N如定時/計(jì)數(shù)器T0的計(jì)數(shù)值為100，則初值為256－100=156，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)為10011100B，則需賦初值TH0=TL0=10011100B。注意：由于方式2計(jì)滿后，會自動地把TH0/TH1的初值裝入TL0/TL1中，因而如果要再次實(shí)現(xiàn)N個單位的計(jì)數(shù)，不用重新置入初值。與工作方式1類似，唯一差別在于計(jì)數(shù)器位數(shù)不同，僅13位（TH0/TH1中的8位，TL0/TL1中的低5位）。工作方式3：2個獨(dú)立的8位定時器/計(jì)數(shù)器僅T0有此工作方式。TL0可作為定時/計(jì)數(shù)器使用，TH0固定只能作定時器使用，并占用T1的相關(guān)資源。定時器/計(jì)數(shù)器初始化過程（1）根據(jù)要求選擇工作方式，確定方式控制寄存器TMOD。

MOV TMOD,#data TMOD=data;（2）根據(jù)要求由定時器/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值N，求得初值X，寫入初值寄存器THx、TLx。 MOV TH0,#data1 TH0=data1;

MOV TL0,#data2 TL0=data2;工作方式0：13位定時器/計(jì)數(shù)器（3）根據(jù)需要開放定時/計(jì)數(shù)器中斷（后面須編寫中斷服務(wù)程序）。（4）設(shè)置定時器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON的值，啟動定時/計(jì)數(shù)器開始工作。

SETB TR0/TR1 TR0/TR1=1;（5）等待定時/計(jì)數(shù)時間到，到則執(zhí)行中斷服務(wù)程序；如用查詢處理則編寫查詢程序判斷溢出標(biāo)志，溢出標(biāo)志等于1，則進(jìn)行相應(yīng)處理。

（b）項(xiàng)目內(nèi)容利用定時器/計(jì)數(shù)器在P1.0產(chǎn)生周期為20ms的方波。要求：正確畫出流程框圖，完成程序，正確進(jìn)行調(diào)試，在P1.0（測試點(diǎn)TP1）測試并記錄輸出波形，記錄周期、幅值。程序代碼：#include<reg52.h>sbitP10=P1^0;main(){ TMOD=

; //T0,工作方式1,定時 TH0=

; //定時10ms TL0=

; TR0=

; //啟動定時器 while(1) { while(TF0==

); //等待定時時間到 TH0=

; //再次賦初值 TL0=

; TF0=

; //清定時溢出標(biāo)志位 P10=

; //P1.0取反輸出產(chǎn)生方波 }}典型定時器/計(jì)數(shù)器在P1.0產(chǎn)生周期為20ms的方波案例分析課程名稱數(shù)字化醫(yī)療儀器教學(xué)單元名稱情景二、MCS-51單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)子情景2、中斷技術(shù)應(yīng)用本單元學(xué)時數(shù)4課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)數(shù)字化醫(yī)療儀器學(xué)習(xí)目標(biāo)分析1、通過電路分析及軟件的編制，培養(yǎng)思考問題、解決問題的能力；2、完成中斷技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)、利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的按鍵產(chǎn)生單片機(jī)外部中斷信號，編制程序，學(xué)會中斷技術(shù)應(yīng)用編程。3、通過具體電路和中斷技術(shù)功能學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)興趣。學(xué)習(xí)者分析1、具備數(shù)字電路、模擬電路基礎(chǔ)，會用KeilC語言編程，理解單片機(jī)外部中斷的基本工作原理，能完成單片機(jī)外部中斷控制在實(shí)訓(xùn)專用線路板八位發(fā)光二極管產(chǎn)生全明和全暗交替顯示的編程。2、掌握單片機(jī)外部中斷控制的原理和應(yīng)用能力。學(xué)習(xí)內(nèi)容分析1、51單片機(jī)外部中斷應(yīng)用的基本概念；2、實(shí)訓(xùn)專用51單片機(jī)控制小系統(tǒng)線路板和八位發(fā)光二極管接口的工作原理；3、學(xué)習(xí)星研KeilC51編程仿真平臺進(jìn)行C語言開發(fā)的工作方法。教學(xué)策略引導(dǎo)文法；案例教學(xué)法；學(xué)做合一；組織形式為全班、小組(2-3人)。學(xué)習(xí)成果51單片機(jī)外部中斷控制的產(chǎn)生輸出八位發(fā)光二極管全明和全暗交替顯示及相應(yīng)程序。教學(xué)評價硬件：51單片機(jī)外部中斷應(yīng)用設(shè)計(jì)是否合理；功能是否滿足，可操作性是否強(qiáng)；軟件：程序是否合理、完整；可讀性如何；可參考性如何。第二單元教學(xué)設(shè)計(jì)：MCS-51單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)任務(wù)2：中斷技術(shù)應(yīng)用任務(wù)1、實(shí)訓(xùn)專用51單片機(jī)控制小系統(tǒng)線路板和八位發(fā)光二極管接口的工作原理、電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的連線與調(diào)試任務(wù)。2、外部中斷初始化編程控制與功能測試。3、完成51單片機(jī)中斷控制在產(chǎn)生八位發(fā)光二極管全明和全暗交替顯示的程序流程設(shè)計(jì)。要求：能通過按鍵操作外部中斷產(chǎn)生發(fā)光二極管全明和全暗交替顯示的結(jié)果。第二單元教學(xué)設(shè)計(jì)：MCS-51單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)任務(wù)1：定時器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用案例分析①中斷技術(shù)介紹（a）中斷原理中斷源：外部中斷0INT0，外部中斷1INT1，定時器/計(jì)數(shù)器T0中斷，定時器/計(jì)數(shù)器T1中斷，串行口中斷TI/RI。外部中斷INT0和INT1TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0

D7D6D5D4D3D2D1D0IT0/IT1：外部中斷0/1觸發(fā)方式控制位。IT0/IT1＝0時，低電平觸發(fā)；IT0/IT1＝1時，下降沿觸發(fā)★。IE0/IE1：外部中斷0/1中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)采樣到外部中斷源的中斷請求時，硬件置“1”到IE0/IE1，CPU響應(yīng)中斷后，硬件自動清零。內(nèi)部中斷源：T0溢出中斷時，TF0置1；T1溢出中斷時，TF1置1；串行口發(fā)送完1個字符時，TI置1；串行口接收到1個字符時，RI置1。TF0和TF1若采用中斷方式，硬件自動清零；RI和TI必須由軟件清零。中斷允許寄存器IEIED7D6D5D4D3D2D1D0(A8H)EA-ET2ESET1EX1ET0EX0EA：中斷允許總控位。EA=0，屏蔽所有的中斷請求；EA=1，開放中斷。ET2：定時器/計(jì)數(shù)器T2的溢出中斷允許位。ES：串行口中斷允許位。ET1：定時器/計(jì)數(shù)器T1的溢出中斷允許位。EX1：外部中斷INT1的中斷允許位。ET0：定時器/計(jì)數(shù)器T0的溢出中斷允許位。EX0：外部中斷INT0的中斷允許位。中斷優(yōu)先級寄存器IPD7D6D5D4D3D2D1D0(B8H)--PT2PSPT1PX1PT0PX0PT2：定時器/計(jì)數(shù)器T2的中斷優(yōu)先級控制位，只用于52子系列。PS：串行口的中斷優(yōu)先級控制位。PT1：定時器/計(jì)數(shù)器T1的中斷優(yōu)先級控制位。PX1：外部中斷INT1的中斷優(yōu)先級控制位。PT0：定時器/計(jì)數(shù)器T0的中斷優(yōu)先級控制位。PX0：外部中斷INT0的中斷優(yōu)先級控制位。如果某位被置“1”，則對應(yīng)的中斷源被設(shè)為高優(yōu)先級；如果某位被清“0”，則對應(yīng)的中斷源被設(shè)為低優(yōu)先級。對于同級中斷源，系統(tǒng)有默認(rèn)的優(yōu)先權(quán)順序。中斷優(yōu)先權(quán)原則：低優(yōu)先級中斷可被高優(yōu)先級中斷所中斷，反之不能。CPU同時接到幾個中斷請求時，首先響應(yīng)優(yōu)先權(quán)高的中斷請求。中斷響應(yīng)過程硬件自動完成：

保留斷點(diǎn)：PC進(jìn)棧；

相應(yīng)中斷請求標(biāo)志位IE0/IE1、TF0/TF1清零；

中斷服務(wù)程序入口地址送入PC；用戶軟件完成：中斷服務(wù)程序

在中斷入口地址處加一長轉(zhuǎn)移指令，跳轉(zhuǎn)到用戶編寫的中斷服務(wù)子程序；

保護(hù)現(xiàn)場：將子程序中所用到的寄存器（如PSW、ACC等）進(jìn)棧PUSH；

服務(wù)程序段；

需要時，中斷請求標(biāo)志位軟件清零（如RI、TI）；

恢復(fù)現(xiàn)場：進(jìn)棧的寄存器出棧POP，注意保證先進(jìn)后出原則；

中斷返回RETI。中斷服務(wù)程序入口地址表中斷服務(wù)程序入口地址表中斷源入口地址外部中斷00003H定時/計(jì)數(shù)器0000BH外部中斷10013H定時/計(jì)數(shù)器1001BH串行口0023H（b）片外系統(tǒng)擴(kuò)展發(fā)光二極管顯示接口原理單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展部分介紹和原理圖將在第三單元第1任務(wù)專門介紹；在此暫且先列出應(yīng)用138譯碼器擴(kuò)展外圍鍵盤和8位發(fā)光二極管的接口地址應(yīng)為：C000～DFFFH間。圖2-2發(fā)光二極管部分原理圖如何點(diǎn)亮發(fā)光二極管要點(diǎn)亮一個發(fā)光二極管，則須在發(fā)光二極管兩端加正向電壓，即陽極電壓要高于陰極電壓。該8位發(fā)光二極管為共陽極接法（陽極連在一起），如果在陽極加＋5V，陰極接地，則發(fā)光二極管能點(diǎn)亮。如何給陽極加＋5V：如果三極管Q1能導(dǎo)通，則8個發(fā)光二極管的陽極都是＋5V。要使Q1導(dǎo)通，則Q1的基極必須為低電平（e-b才能導(dǎo)通），即P1.2須送低電平。如何讓陰極接地（即送低電平）：陰極通過限流電阻接到了鎖存器74HC273的輸出端，只要讓鎖存器能鎖存輸出0（低電平），輸出端Q端就能送出低電平。鎖存器要能鎖存輸出，除了數(shù)據(jù)總線送到輸入端D端的數(shù)據(jù)為0外，CLK端還需要一個脈沖信號，該信號由WR和Y6經(jīng)過或門74HC32后送入CLK。WR和Y6平時都為高電平。WR在執(zhí)行MOVX時有一段時間維持低電平（見時序圖）；Y6要維持低電平也是在執(zhí)行MOVX的時候，但須保證此時138譯碼器的輸入CBA為110，即MOVX執(zhí)行時的執(zhí)行地址必須在C000H～DFFFH間。項(xiàng)目內(nèi)容根據(jù)原理圖圖1、圖2、利用S10按鍵產(chǎn)生中斷，改變8位發(fā)光二極管狀態(tài)，由全滅變?yōu)槿?，或由全亮變?yōu)槿珳?，繼續(xù)按鍵，狀態(tài)繼續(xù)改變，依次循環(huán)。要求：正確畫出流程框圖，完成程序，正確進(jìn)行調(diào)試，測試按鍵（測試點(diǎn)TP9）的信號，記錄按鍵按下和松開時的電壓值，并說明本題所使用的中斷類型。圖2-3外部中斷部分原理圖（2）外部中斷控制在八位發(fā)光二極管產(chǎn)生全明和全暗交替顯示的案例程序代碼：#include<reg52.h>#include<absacc.h>#defineLedAddr

//Led地址un