现场总线技术应用血氧饱和度检测仪的研制

《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2009邮政订阅号：82-946《现场总线技术应用200嵌入式系统应用心跳血氧饱和度测量仪的研发(1.成都学院地理科学与技术大学;2.成都学院华西诊所)NGLi摘要:在被害者抢救过程中,实时提取生命体征数据能大大增加诊治效率。心跳血氧饱和度是生命体征中最重要标识之一。本文探究应用血氧饱和测试技术采集心跳血氧饱和度讯号的方式。描述以FPGA为核心的无创式心跳血氧饱和度测量装置的设计框架,同时给出该仪器系统的软件结构怎么看血氧饱和度测试仪,应用建立虚拟仪器完成实时检测。测试结果阐明这种方式可应适于实时监测心跳血氧饱和度讯号。关键词:PPG讯号;分时复用;单片电压测定螺距转化器;低性能中图分类号TP文献标示码real--gnal;;;文章编号1008-0570(2009)08-2-0012-03序言人体癌症、自然伤害等等灾难就会给人类生存带给极大的害处。

及时、准确确诊是抢救被害者避开二次伤害的关键。而心跳和血氧饱和度反映了人体的重要生理状态标识着基本的生命体征。非常对于昏厥、麻醉的被害者只有借助连续的心跳和血氧饱和度测试来监控被害者的体征情况进行确诊并予以有效救助。目前应用在临床的心跳血氧饱和仪都是集中式控制设备容积领事用不便于。在野外、危险区域大夫不便携带很多设备影响被害者得到及时抢救并且导致二次伤害。另外随着人类生活品质的提升健康成为人类生活中最重要的追求心跳和血氧饱和度讯号可以帮助人们实时察看自身健康情况。非常对于运动员更希望在运动中突破自己生理极限取得更好成绩。论文研究的目的开发一种低性能、便携式装置完全适宜于野外、危险区域和健康人自行检测的应用。本文详尽介绍了基于FPGA设计的测试主动脉心跳血氧饱和度的系统方案主要描述了应用心跳血氧饱和度技术于连续检测心跳和血氧饱和度讯号检测的开发方式。结果阐明只是通过传感与人的脸部接触才能实时监测到心跳血氧饱和度讯号。心跳血氧饱和度测试技术心跳血氧饱和度测试技术主要根据两个地理理论。第一、关于光吸收的朗伯比尔定理是基础。绿光和红外光源发光经过人体组织科学研究阐明动脉血中的氧和血红蛋白和脱氧血红蛋白在这两个短线上的吸收度有巨大差异。

第二、生物组织是一种高衍射媒介发射光踏入脸部被组织反射、散射和吸收后光电测试形成两组讯号AC讯号和DC讯号,亦称为phy讯号。AC)讯号随着尿液的脉动而变化;直流DC)讯号值比较大这部份是发光端发射光经过组织没有被吸收、反射或衍射而达到接收端的部份。接收端采集到的讯号通过带通混频器仅留下AC讯号消除DC讯号和单相干扰。此修正后的AC讯号不再随着发射光强的减小而变化它只与生物组织的吸收以及在组织内动脉血中的光程变化相关。心跳血氧饱和度技术正是应用检测组织对绿光和红外光的吸产率来估算动脉血氧饱和度并通过心跳的变化来辨别动脉血和其它组织脸部、骨、静脉血等)的吸收度。动脉血氧饱和度讯号可以选用朗伯-比尔定理的连续多项式求解具体推论在这些文献中都得到描述。现在人们已通过大量自愿者的医学试验结果小结出接收到绿光和红外光的交流部份与河流部份的比值与血氧饱和度呈线性关系。如式1):其中基于以上检查技术实现心跳和血氧饱和度讯号检测电路应当首先将采集到的光电流份量并进行数字化再发送到数字处理芯片本文选用FPGA)中进行数字讯号处理和控制设计。芯片包括了电压-电流转化器连续积分器并具备可编程的取样范围20位螺距转化器和数字混频等功能可以荣获准确的结果。

因为某些功能集成在单芯片内部有促使噪音的处理。可检测电压变化范围从20PA~750MA最小精度:002PA。设计上还可以直接与光电继电器相通为光电讯号的处理提供了便捷。而PPG讯号电压硬度范围正在可检测范围内。本文通过软、硬件设计与试验提供了一种基于FPGA设计应用在心跳血氧饱和度讯号采集装置的方案。讲师基金项目基金申请人项目名称人体内部心跳氧饱和度讯号的采集与处理基金颁授部委国家自然科学基金委(邮政订阅号：82-嵌入式系统应用《PLC技术应用200心跳血氧饱和度系统软件设计整个心跳血氧饱和度装置系统,主要是以FPGA作为软件核心,再加上后端的模拟讯号采集电路和前端的数据通信电路组成。后端的模拟讯号处理电路有三个独立的电路组成,一个是传感电路,本文选用广泛应适于临床的传感;另一个是选用控制绿光和红外光的发光硬度和速率;最后是基于的电压讯号采集电路,实现对光电流进行电压电流转化和螺距转化,再送到FPGA元件。芯片是一种双端键入怎么看血氧饱和度测试仪,20位电压讯号螺距转化器,其取样速率最高可达2kHz分时复用一个ADC结构,那样绿光和红外两个模拟讯号通道可以在一片中实现实时数据采集,设计中取样速率设置为1KHz,完成螺距转化后分时发送到FPGA,并分别储存到绿光讯号储存器和红外讯号储存器。

在FPGA中完成对实时数据进行处理和显示。前端的数据通信电路主要由UART电路组成,通过计算机串行将采集到的数据发送到PC机,文中通过估算选用码率为实现实时接收。3.1形成发光关脉冲电路传感中有两个LED(绿光和红外光)。这两个LED选用背靠背设计H桥电路适于继电器LED管。发光硬度由芯片控制这是一个8位电流输出数模转化器串口数字讯号键入4路模拟电流输出讯号。应用其中两路电流输出控制LED管的继电器和发光硬度。接收电路电路适于采集布线流讯号针对PPG讯号大致在几十微安条件文中选用range=方式设置元件适于选择绿光或红外通道作为讯号键入通道并通过与DDC2插口控制模块完成采集通道数据分类储存。应用HDL开发UART插口发送采集到的光联通号数字化后数据到PC机。文中选用Hz取样速率分别采集绿光讯号和红外讯号因而芯片取样速率:1KHz。每位取样点2位根据UART合同一位起始位、8位数据、一位停止位的格式因此完成发送一个取样点起码要发送3个UART议数据共3位。

由此选用UART插口的码率:76完全满足与芯片的同步设计和实现实时讯号采集系统。3.3系统控制电路这部份电路主要选用FPGA芯片实现。本设计选用公司低性能系列产品EP1C6实现发光控制、实时数据采集、传输数据等功能在本设计中选用层次化设计基于Ver－ilogHDL语言实现。核心模块设计如下:1)TLC62控制模块选用只读储存器储存要发送的波形数据按照TI公司提供芯片资料得到输出电流与键入数值之其中CODE:8位数值;VREF:参考电流3V;RNG=。在只读储存器中储存一个周期的讯号运用计数器控制储存器的调用时间并发送到TLC62完成控制讯号幅值和速率的设计。最后分别加在脚上实现对绿光和红外光的硬度、频率的控制。结果如图1所示。2以EP1C6为核心实现对的逻辑和时序控制功能的控制。设置在连续工作方式从图2中可以看出在数据采集过程中当CONV讯号变化时积分电路开始工作。经过数据打算时间t27(典型值4212微妙之后螺距转化完成讯号输出低电平脉冲设计中通过检测讯号上升沿来辨别是否可以接收转化后的数据同时形成DXMIT电平和DCLK数据时钟讯号就可以开始调用数据了每位DCLK上升沿调用一个DOUT数据。

在全部数据写完后经过时间t28(最小值1毫秒CONV讯号又发生跳边开始下一次的积分数据转化和发送的循环。绿光和红外光的硬度、频率的控制讯号Fig1连续工作方式下采集过程图Fig3数据的传输由EP1C6完成因为螺距转化后一个取样点得到20位数值发送中先将数据低位补4个零组成24位数据在分为8位。选用UART插口合同分三次将一个取样点数据发送到PC机由前面剖析选用码率:。另外在整个设计中模块之间的同步特别重要。如对绿光和红外光讯号的分离设计中应用同步时钟讯号在多路选择器上完成一路混和讯号到二讯号转化。心跳血氧饱和度系统的硬件设计除了提供了功能强悍的各类讯号处理函数可以实现对讯号的频谱剖析和各类混频器设计并且还支持面向对象技术对计算机串行操作进行简化。因而硬件上使用Mat－开发平台编程实现PC机串行和EP1C6的通信控制达到实时数据采集、传输和显示结果的手动化。

串行编程选用函数争创串行对象。串行对象有好多属性通过定义串行对象属性因而设定串行的传输波特率、传输位数、奇偶校准类别、停止位、缓冲区长度等等。要通过串行传输数据还应当先用fopen函数打开串行对象。数据传输结束后要用函数关掉串行。下边是设计中对串行的设置:s='COM'''76;