低功耗超大存儲容量的動態(tài)心電記錄儀的設計
摘 要：介紹了一種由低功耗超大容量Flash閃速存儲器28F128J3及低功耗單片機W78LE54組成的小型動態(tài)心電記錄儀的總體設計思路。該方法有效地解決了全息Holter中存在的大容量存儲與低功耗的問題。該記錄儀可完整地記錄24小時的三導聯ECG信息,具有體積小、功耗小的特點,適用于家庭監(jiān)護和危重病人的搶救。
關鍵詞：心電記錄儀 低功耗 超大存儲容量
由電極從人體表面測得的經放大后顯示的波形稱為心電圖(Electrocardiogram,簡稱ECG)。臨床上,ECG是醫(yī)生診斷心臟疾病的主要依據之一。由于一些異常心電信息只有在某些特定情況下才出現,因此對ECG進行長時期的記錄有著極其重要的臨床價值。目前國內的便攜式ECG記錄儀存儲容量偏小[1～2],最多能記錄8小時的心電數據;使用微機控制[3]雖監(jiān)控和分析性能優(yōu)良,但其體積大,不適合家庭病人監(jiān)護和救護車中、偏遠地區(qū)以及野戰(zhàn)部隊的危重病人的搶救。因此,開發(fā)了低功耗大存儲容量的小型動態(tài)心電記錄儀,該記錄儀可完整地記錄下24小時的ECG信息;功耗小,可使用便攜式堿性電池供電,對于中小型醫(yī)院、家庭以及在旅途中救護危重病人是有實用價值的。
1 心電記錄儀主要器件
圖1是小型心電記錄儀的基本電路組成框圖,該電路中全部芯片均采用低功耗芯片。
1.1 低功耗大容量Flash存儲器28F128J3
小型心電記錄儀的數據存儲采用Intel公司的28F128J3 Flash存儲芯片。該芯片采用O.181μm ETOXTMVⅡ(J3C)和0.25μm ETOXTM VI(J3A)每單元存儲兩位的制造技術,使得存儲器的質量和可靠性大大提高,存儲密度更高。芯片采用高密度對稱分塊結構,有128個128K字節(jié)塊。允許用戶對任意塊進行字節(jié)編程和寫緩沖器字節(jié)編程操作,每字節(jié)編程時間為210μs;若采用寫緩沖器字節(jié)編程方式,32字節(jié)編程共需218μs,每字節(jié)編程時間僅為6.8μs。芯片的塊擦除時間為1s,允許在編程或塊擦除操作的同時進行懸掛中斷去進行讀操作,待讀操作完成后,寫入懸掛恢復命令,再繼續(xù)編程或塊擦除。芯片的讀操作類似于EEPROM,讀取速度為25ns。芯片使用2.7V～3.6V的電源電壓,最大工作電流為80mA,在休眠模式下電流僅為50μA。同時,其功耗非常小。它的存儲容量為128Mb,即16Mbyte,是一種低功耗、高密度、非易失的動態(tài)心電數據采集和存儲介質,非常適合作為小型動態(tài)心電記錄儀的數據存儲器。
本儀器選用四片28F128J3 Flash存儲芯片,合計存儲容量為64Mbyte。按每分鐘采樣200次心電信號計算,24小時需存儲的每導ECG數據容量大約為17Mbyte,三導聯ECG數據大約51Mbyte,完全可以滿足要求。在軟件設計上,采用循環(huán)記錄的形式,當64Mbyte記錄完畢時,擦除一個扇區(qū),再寫入新的心電數據。所
