CN103519797A - 一种基于fpga的生物医学信号发生器 - Google Patents

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韩立军
陈波
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Abstract

本发明提供一种基于FPGA的生物医学信号发生器，包括LCD显示器、输出端子，其特征在于：其还包括FPGA、微控制器、高速DA转换器。本发明通过微控制器将用户需要的信号波形转化成波形数据，并传送至FPGA的波形存储器中，FPGA根据波形数据产生生物医学信号数字波形，经DA转换器和信号调理单元产生稳定宽频带的模拟波形。本发明能够在数据未知的前提下，根据用户设定的波形参数自行产生信号波形并输出。

Description

一种基于FPGA的生物医学信号发生器
技术领域
 本发明涉及一种基于FPGA的生物医学信号发生器，属于信号发生器技术领域。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对身体健康的意识也在逐渐的增强，这样就应运了很多多参数生理监护仪，医护人员通过监护仪可以随时随地地监视患者身体的健康状况，然而这些生理监护仪是否可以正常工作就需要一种生物医学检测设备来检测监护仪的工作状况，随着监护仪本身从单参数发展呈多参数的，为了满足需求生物医学检测设备必然要向多参数发展，这里的单参数为单个的生物医学信号，比如，心电图信号、呼吸信号、无创血压信号等某个单一的信号，如何能设计出多参数的生物医学信号发生器成为此前该领域的艰巨任务。目前有关这方面的研究处于一个瓶颈期，即只能与上位机相连，将上位机中储存的完整波形数据通过液晶屏和示波器显示出来，这都是在已经获得信号波形数据的前提下才能完成，若没有波形数据，信号发生器也达不到显示波形的目的，这样就局限了信号发生器在多参数检测医学信号时发挥的作用。
发明内容
为了解决背景技术中的不足，本发明的目的在于克服背景技术的缺陷，提供一种基于FPGA的生物医学信号发生器。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于FPGA的生物医学信号发生器，包括LCD显示器、输出端子，其特征在于：其还包括FPGA、微控制器、高速DA转换器；
所述微控制器，将生物医学信号转换成波形数据，并传输存储至所述FPGA的波形存储器，控制FPGA的运行并存储FPGA产生的生物医学信号的波形数据，所述生物医学信号包括心电图信号、呼吸信号、无创血压信号、脉搏波信号、体温信号、心输出量；
所述FPGA用于产生所述生物医学信号的数字波形，并将其传输至LCD显示器进行生物医学信号波波形显示；
所述高速DA转换器用于将FPGA输出的数字波形转换成模拟波形并通过所述输出端子输出。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述FPGA包括信号选择单元、信号发生单元、信号调理单元，
所述信号选择单元，其与通过所述微控制器控制的人机接口连接，用于用户选择需要产生的所述生物医学信号，并将信号的波形数据存储至波形存储器中；
所述人机接口为一键盘选择单元，通过键盘来选择设定所述生物医学信号的模拟参数，通过所述LCD显示器来显示模拟器的工作状态；
所述信号发生单元，用于产生所述信号选择单元选择的所述生物医学信号的数字波形；
所述信号调理单元，设置在所述高速DA转换器和输出端子之间，用于调理高速DA转换器输出的模拟波形，获得稳定宽频带模拟信号。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述FPGA还包括信号检测单元，用于检测所述信号调理单元输出的模拟信号是否正确。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述信号发生单元包括频率发生电路、相位发生电路、时钟发生电路。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述信号调理单元包括滤波整形电路、差分放大电路、阻抗匹配电路、幅度值调节电路。 
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述微控制器上还设有USB接口和SD卡。
本发明的有益之处在于：本发明的一种基于FPGA的生物医学信号发生器，通过微控制器将用户需要的信号波形转化成波形数据，并传送至FPGA的波形存储器中，FPGA根据波形数据产生生物医学信号数字波形，经DA转换器和信号调理单元产生稳定宽频带的模拟波形。本发明能够在数据未知的前提下，根据用户设定的波形参数自行产生信号波形并输出。
说明书附图
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的一种基于FPGA的生物医学信号发生器的系统框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种基于FPGA的生物医学信号发生器，包括LCD显示器、输出端子、FPGA、微控制器、高速DA转换器；
所述微控制器，将生物医学信号转换成波形数据，并传输存储至FPGA的波形存储器中，控制FPGA的运行并存储FPGA产生的生物医学信号的波形数据，其中，生物医学信号包括心电图信号、呼吸信号、无创血压信号、脉搏波信号、体温信号、心输出量；
所述FPGA用于产生生物医学信号的数字波形，并将其传输至LCD显示器进行生物医学信号波波形显示；
所述高速DA转换器用于将FPGA输出的数字波形转换成模拟波形并通过输出端子输出。
具体的， FPGA包括信号选择单元、信号发生单元、信号调理单元、检测单元，
所述信号选择单元，其与通过微控制器控制的人机接口连接，用于用户选择需要产生的生物医学信号，并将信号的波形数据存储至波形存储器中，其中，人机接口为一键盘选择单元，通过键盘来选择设定所述生物医学信号的模拟参数，通过所述LCD显示器来显示模拟器的工作状态；
所述信号发生单元，用于产生信号选择单元选择的生物医学信号的数字波形，包括频率发生电路、相位发生电路、时钟发生电路；
所述信号调理单元，设置在高速DA转换器和输出端子之间，用于调理高速DA转换器输出的模拟波形，获得稳定宽频带模拟信号，包括滤波整形电路、差分放大电路、阻抗匹配电路、幅度值调节电路；
所述检测单元，用于检测信号调理单元输出的模拟信号是否正确。
本发明通过微控制器将用户需要的信号波形转化成波形数据，并传送至FPGA的波形存储器中，FPGA根据波形数据产生生物医学信号数字波形，经DA转换器和信号调理单元产生稳定宽频带的模拟波形。
本发明的微控制器上还设有USB接口和SD卡，USB接口用于完成生物医学信号发生器与计算机交换信息，一方面，计算机可以将其它模拟的生物医学信号传递给该台发生器，以便增强其功能，另外一方面，生物医学信号发生器将检测来的各种生物医学信号传递给计算机，从而达到各种生物医学信号的资源共享；
SD卡一方面也起到交换信息的作用，另一方面，作为存储器来扩充信号发生器的数字存储容量。
本发明的信号发生器在使用时，用户首先选择需要产生的信号的类型，用键盘输入需要信号的波形参数，微控制器将波形参数转化成波形数据，并传送至FPGA的波形存储器中，FPGA根据波形数据产生生物医学信号数字波形，经DA转换器和信号调理单元产生稳定宽频带的模拟波形，数字波形和模拟波形均可在LCD显示器中显示，模拟波形通过输出端子输出用于检测多参数监护仪。本发明能够在数据未知的前提下，根据用户设定的波形参数自行产生信号波形并输出。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于FPGA的生物医学信号发生器，包括LCD显示器、输出端子，其特征在于：其还包括FPGA、微控制器、高速DA转换器；
所述微控制器，将生物医学信号转换成波形数据，并传输存储至所述FPGA的波形存储器，控制FPGA的运行并存储FPGA产生的生物医学信号的波形数据，所述生物医学信号包括心电图信号、呼吸信号、无创血压信号、脉搏波信号、体温信号、心输出量；
所述FPGA用于产生所述生物医学信号的数字波形，并将其传输至LCD显示器进行生物医学信号波波形显示；
所述高速DA转换器用于将FPGA输出的数字波形转换成模拟波形并通过所述输出端子输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的生物医学信号发生器，其特征在于：所述FPGA包括信号选择单元、信号发生单元、信号调理单元，
所述信号选择单元，其与通过所述微控制器控制的人机接口连接，用于用户选择需要产生的所述生物医学信号，并将信号的波形数据存储至波形存储器中；
所述人机接口为一键盘选择单元，通过键盘来选择设定所述生物医学信号的模拟参数，通过所述LCD显示器来显示模拟器的工作状态；
所述信号发生单元，用于产生所述信号选择单元选择的所述生物医学信号的数字波形；
所述信号调理单元，设置在所述高速DA转换器和输出端子之间，用于调理高速DA转换器输出的模拟波形，获得稳定宽频带模拟信号。
3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的生物医学信号发生器，其特征在于：所述FPGA还包括信号检测单元，用于检测所述信号调理单元输出的模拟信号是否正确。
4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的生物医学信号发生器，其特征在于：所述信号发生单元包括频率发生电路、相位发生电路、时钟发生电路。
5.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的生物医学信号发生器，其特征在于：所述信号调理单元包括滤波整形电路、差分放大电路、阻抗匹配电路、幅度值调节电路。
6.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的生物医学信号发生器，其特征在于：所述微控制器上还设有USB接口和SD卡。
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