CN201012085Y

CN201012085Y - 数字式脉搏波信号发生器

Info

Publication number: CN201012085Y
Application number: CNU2007201038571U
Authority: CN
Inventors: 张松; 吕伟; 王杨柳; 杨益民; 杨琳
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2017-03-16

Abstract

本实用新型是数字式脉搏波信号发生器，属于生物医学工程的仪器检测领域。该装置包括有键盘(1)、中央处理器(2)、程序存储器(3)、D/A转换模块(4)，放大电路(5)，USB转UART模块(6)，基线调节模块(7)，地址锁存器(8)。中央处理器(2)通过USB转UART模块(6)从PC机下载脉搏波波形数据，并将该脉搏波波形数据存储于程序存储器(3)中，在键盘(1)的控制下，中央处理器(2)从程序存储器(3)读取脉搏波波形数据，再经D/A转换模块(4)将其转换为模拟脉搏波信号，后经放大电路(5)、基线调节模块(7)输出。本实用新型属于专用的信号发生器，可以准确地对脉搏波检测系统进行定标。

Description

数字式脉搏波信号发生器

技术领域

本实用新型涉及一种数字式脉搏波信号发生器，通过产生不同人群的典型的脉搏波波形，实现对脉搏波检测系统的定标。属于生物医学工程的仪器检测领域。

背景技术

信号发生器是一种产生电信号的装置，可用来模拟自然界的很多现象(周期性的和非周期性的)。常用的信号发生器包括三角波信号发生器、方波信号发生器以及正弦波信号发生器。

在脉搏波检测系统的研制中，由于电路板、芯片和元器件选择的不同，会使脉搏波检测系统检测出的脉搏波波形出现误差，甚至相同的电路板、芯片或元器件，由于器件本身的误差，也会造成检测出的波形的误差。而常用的三角波、方波、正弦波信号发生器不能够满足检测脉搏波检测系统的精确度要求。另外，上述信号发生器所产生的信号并不代表特定的意义，只是提供一种标准的信号激励用以调整开发系统的准确度。

实用新型内容

本实用新型提供了一个数字式脉搏波信号发生器，它所产生的每一种脉搏波波形都对应了具有不同生理状态的特定的人群，属于专用的信号发生器，运用本装置可以准确地对脉搏波检测系统进行定标与研制开发。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。本实用新型数字式脉搏波信号发生器，主要包括有键盘1、中央处理器2、程序存储器3、D/A转换模块4、放大电路5、USB转UART模块6、基线调节模块7、地址锁存器8。其中，键盘1、程序存储器3、D/A转换模块4、USB转UART模块6、地址锁存器8均与中央处理器2相连，D/A转换模块4输出端又依次连接有放大电路5、基线调节模块7；中央处理器2通过USB转UART模块6从PC机下载脉搏波波形数据，并将该脉搏波波形数据存储于程序存储器3中；在键盘1的控制下，中央处理器2从程序存储器3中读取脉搏波波形数据，再经D/A转换模块4将其转换为模拟脉搏波信号，后经放大电路5、基线调节模块7输出。

所述的中央处理器2选用的是单片机AT89S51。

所述的键盘1包括有指示灯a、开关键b、复位键c、切换键d和调幅旋钮e，其中开关键b、复位键c、切换键d和调幅旋钮e分别与AT89S51的P1.7、P1.6、P1.5、P1.4管脚连接。

系统以一块型号为AT89S51的单片机为核心，利用USB转UART模块6从PC机下载不同生理状态人群的脉搏波波形数据，利用外部扩展的程序存储器3贮存数字化的脉搏波波形数据，再经D/A转换模块4转变为模拟脉搏波信号，最后输出相应的脉搏波波形。系统的模拟部分电源由外部电源提供，数字部分电源从PC机的USB插口取得，这样可以降低电源干扰。

本实用新型具有以下优点：

1.本实用新型具有专一性，使得脉搏波检测电路的检测不再依照普通的方波、正弦波、三角波信号发生器。它所产生的每一种脉搏波波形都对应了不同人群的生理状态。

2.本系统所使用的单片机允许对系统进行在线调试。

3.本系统不是用电阻、电容、放大器等产生模拟脉搏波信号的，而是把真正的数字式的脉搏波波形数据从PC机直接下载到程序存储器中，因此它具有很强的灵活性，易批量生产以及增减波形种类。

附图说明

图1是数字式脉搏波信号发生器的方框图

图2是数字式脉搏波信号发生器的电路原理图

图3是数字式脉搏波信号发生器所产生的不同生理状态人群的典型脉搏波波形与其对应的脉搏波特征量K值

(a)对应血管阻力低和动脉弹性好的健康年轻人、运动员或孕妇，K＝0.33；

(b)对应血管阻力和动脉弹性适中的健康中青年人，K＝0.34；

(c)对应血管阻力和动脉弹性适中的健康中青年人，K＝0.35；

(d)对应血管阻力和动脉弹性适中的健康中青年人，K＝0.38；

(e)对应血管阻力和动脉弹性适中的健康中青年人，K＝0.39；

(f)对应血管阻力较高和动脉弹性较差的中老年人，K＝0.40；

(g)对应血管阻力较高和动脉弹性较差的中老年人，K＝0.45；

(h)对应血管阻力极高和动脉弹性极差的严重高血压和血管粥样硬化病患者，K＝0.5。

图4是数字式脉搏波信号发生器的外观图

图中：1、键盘，2、中央处理器，3、程序存储器，4、D/A转换模块，5、放大电路，6、USB转UART模块，7、基线调节模块，8、地址锁存器。

具体实施方式

下面，结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步地阐述：

图1是数字式脉搏波信号发生器的方框图。参照图1，本实用新型数字式脉搏波信号发生器由键盘1、中央处理器2、程序存储器3、D/A转换模块4、放大电路5、USB转UART模块6、基线调节模块7、地址锁存器8组成。其中，键盘1、程序存储器3、D/A转换模块4、USB转UART模块6、地址锁存器8均与中央处理器2相连，D/A转换模块4输出端又依次连接有放大电路5、基线调节模块7；中央处理器2通过USB转UART模块6从PC机下载脉搏波波形数据，并将该脉搏波波形数据存储于程序存储器3中，在键盘1的控制下，中央处理器2从程序存储器3读取脉搏波波形数据，再经D/A转换模块4将其转换为模拟脉搏波信号，后经放大电路5、基线调节模块7输出。

将任意一种数字化的脉搏波信号经由USB转UART模块6从PC机下载，存入程序存储器3中，当操作者按动键盘1上的“开关”键b后指示灯a点亮，中央处理器2就从程序存储器3中取出脉搏波信号数据经D/A转换模块4转变为模拟脉搏波信号，模拟脉搏波信号经放大电路5和基线调节模块7后输出，键盘1上的“切换”键d用来选择数字式脉搏波信号发生器发生不同生理状态人群的脉搏波信号，键盘1上的“复位”键c用于脉搏波信号的复位，键盘1上的“调幅”旋钮e用于调整产生的脉搏波信号的幅度。其中，开关键b、复位键c、切换键d和调幅旋钮e分别与AT89S51的P1.7、P1.6、P1.5、P1.4管脚连接。

在本系统中，程序存储器3采用EPROM，用EPROM存储器存储数据具有不易失性，可防止掉电所引起的数据丢失，AT89S51内部是FLASH型的程序存储器，从而可以实现系统的在线调试。系统的模拟部分电源由外部电源提供，数字部分电源从PC机的USB插口取得，这样可以降低电源干扰，实现幅值调节和基线调节，具有抗干扰能力强、失真小、易存取，可产生多种脉搏波信号的特点。

图2是数字式脉搏波信号发生器的电路原理图，由U1-U7组成。其中，U1为单片机，型号为AT89S51，其中含有微型中央处理器(CPU)、存储器(随机访问存储器RAM、只读存储器ROM)和各种输入/输出接口。U2为地址锁存器，型号为74AL8373，用于锁存单片机PO-P7口提供的低8位地址信息。U3为D/A转换器，型号为DAC0832，用于将数字信号转换成模拟信号。U4为EPROM存储器，型号为M27C64A，用于存放脉搏波波形数据。U5为USB转UART芯片，型号为CP2 102，用于单片机与PC机之间的通讯。U6A、U6B、U6C为LM324的三个运算放大器，用于脉搏波波形的线性放大。U7A、U7B为另一片LM324的两个运算放大器，用于脉搏波波形的基线调节。单片机U1的

端口与U3的

和

相连，P27口选中U3以实现数字信号到模拟信号的转换。单片机U1的

端口用于向U4写入脉搏波波形数字量。单片机U1的RXD和TXD两个端口用于与U5进行即时通讯。

图3是数字式脉搏波信号发生器所产生的不同生理状态人群的典型脉搏波波形与其对应的脉搏波特征量K值，横坐标为时间t，纵坐标为压力P。

图4是数字式脉搏波信号发生器的外观图。在使用本实用新型时，按动键盘1上的“开关”键b，指示灯a点亮，按动键盘1上的“复位”键c，使系统复位，再按动键盘1上的“切换”键d后，可以周而复始地在脉搏波信号输出端口h产生不同生理状态人群的脉搏波波形，按动键盘1上的“调幅”旋钮e可实现脉搏波信号的幅度调节。另外，f是USB端口；g是电源插口；h是脉搏波信号输出端口。

Claims

1.数字式脉搏波信号发生器，其特征在于：主要包括有键盘(1)、中央处理器(2)、程序存储器(3)、D/A转换模块(4)、放大电路(5)、USB转UART模块(6)、基线调节模块(7)、地址锁存器(8)，其中，键盘(1)、程序存储器(3)、D/A转换模块(4)、USB转UART模块(6)、地址锁存器(8)均与中央处理器(2)相连，D/A转换模块(4)的输出端又依次连接有放大电路(5)、基线调节模块(7)；中央处理器(2)通过USB转UART模块(6)从PC机下载脉搏波波形数据，并将该脉搏波波形数据存储于程序存储器(3)中，在键盘(1)的控制下，中央处理器(2)从程序存储器(3)中读取脉搏波波形数据，再经D/A转换模块(4)将其转换为模拟脉搏波信号，后经放大电路(5)、基线调节模块(7)输出。

2.根据权利要求1所述的数字式脉搏波信号发生器，其特征在于：所述的中央处理器(2)选用的是单片机AT89S51。

3.根据权利要求2所述的数字式脉搏波信号发生器，其特征在于：所述的键盘包括有开关键(b)、复位键(c)、切换键(d)和调幅旋钮(e)，分别与AT89S51的P1.7、P1.6、P1.5、P1.4管脚连接。