基于單片機的心肺聽(tīng)診技能訓練系統設計方案

　　2. 4 無(wú)線(xiàn)模塊的設計

　　無(wú)線(xiàn)模塊的設計包括兩個(gè)部分： 硬件設計和軟件設計。硬件設計主要包括PCB 圖的布局走線(xiàn)和天線(xiàn)設計兩方面， 軟件設計主要是通信協(xié)議的定義。

　　無(wú)線(xiàn)模塊工作在ISM（ Indust rial Scient if ic Medical） 超高頻段， 因而對PCB 板的布局提出了更高的要求。一般來(lái)說(shuō)， 外圍元件要盡可能靠近無(wú)線(xiàn)芯片， 并且所有元件要盡可能排列在PCB 板的同一側， 這樣可以在PCB 板的另外一側進(jìn)行大面積的敷銅以減少干擾。

　　軟件方面， 良好的通信協(xié)議也是無(wú)線(xiàn)模塊穩定工作的重要保障之一。通信協(xié)議除了規定應答關(guān)系之外， 檢錯也是一個(gè)重要環(huán)節。目前比較常用的檢錯方法是循環(huán)冗余校驗（ CRC 校驗） , 其特征是信息字段和長(cháng)度字段的長(cháng)度可以任意選定。CRC 碼集的選擇原則是： 若設碼字長(cháng)度為N , 信息字段長(cháng)度為K , 校驗字段長(cháng)度為R ,其中N = K + R, 則對于CRC 碼集中的任一碼字， 當且存在一個(gè)R 次的多項式g （x） , 使得：

　　式中： m（x） 為K 次信息多項式； r（x） 為R - 1 次校驗多項式； g（x） 為生成多項式。發(fā)送方通過(guò)生成g（x） 來(lái)產(chǎn)生CRC 碼字， 接收方將接收到的碼字多項式與生成多項式g（x ） 相除， 若能除盡， 則說(shuō)明接收正確。

　　2. 5 電源模塊

　　在便攜式產(chǎn)品的設計中， 為避免頻繁更換電池， 延長(cháng)產(chǎn)品的一次使用時(shí)間， 低功耗設計一直是重中之重。

　　電源模塊主要用于對電池組的管理， 并給系統的其他模塊供電。電源模塊主要用在遙控器上， 用來(lái)供給遙控器各模塊正常工作。本系統采用的是兩節電池供電的方式， 具有升降壓功能的DC/ DC 電源芯片。良好的電源模塊設計可以有效提高電池的利用效率， 維持穩定的電壓， 減少電源紋波， 增大輸出電流。

　　2. 6 低功耗設計

　　由于本系統采用的是兩節干電池供電的方式， 對系統功耗要求比較高。為了延長(cháng)電池的使用壽命， 避免頻繁地更換電池， 在系統設計的各個(gè)環(huán)節都要考慮到低功耗的設計要求。低功耗設計就是要降低系統時(shí)鐘頻率、電源電壓以及門(mén)的活躍因素。從硬件方面來(lái)講， 要降低系統的功耗， 就要盡可能選擇低功耗的芯片， 或者帶有休眠功能的芯片。軟件方面， 可以采用間斷喚醒的工作方式。如果某個(gè)功能模塊工作的空閑時(shí)間較長(cháng)時(shí)， 可以暫時(shí)將其關(guān)閉或者使其處于低功耗狀態(tài)， 然后通過(guò)定時(shí)喚醒來(lái)檢測應答信號， 只有當接收到應答信號時(shí)模塊才進(jìn)入工作狀態(tài)。通過(guò)間斷喚醒的方式可以極大地降低系統的功耗。

　　3 上位機教學(xué)軟件

　　主控制器通過(guò)I/ O 口將模型人的位置信息傳到上位機， 上位機根據收到的位置信號來(lái)控制上位機軟件界面的顯示， 可以顯示聽(tīng)診的位置、聲音特點(diǎn)、與呼吸的關(guān)系以及聲音的波形信息， 另外還可以外接揚聲器放大播放所聽(tīng)到的心肺聲音， 達到醫學(xué)教學(xué)的目的。上位機界面的設計框圖如圖3 所示。

圖3 上位機界面框圖

　　4 結語(yǔ)

　　MSP430 系列單片機的迅速發(fā)展和應用范圍的不斷擴大， 主要取決于以下特點(diǎn)： 強大的處理能力； 采用了精簡(jiǎn)指令集（ RISC） 結構； 具有豐富的尋址方式； 簡(jiǎn)潔的27 條內核指令以及片內數據存儲器都可以參加多重運算； 高效的查表處理指令； 較高的處理速度， 在8 MHz 晶體驅動(dòng)下指令周期為125 ns。這些特點(diǎn)保證編制出高效率的源程序。另外MSP430 系列單片機的中斷源較多，并且可以任意嵌套， 使用時(shí)靈活方便。當系統處于省電的備用狀態(tài)時(shí)， 用中斷請求將它喚醒只用6us。

　　本系統的優(yōu)點(diǎn)是由于系統利用MSP430 超低功耗性能， 因此設計具有很高的實(shí)用性和穩定性， 并且該芯片具有較高的運算速度， 較大的RAM 和FLASH 空間， 具有可擴展的I/ O 口， 兼容一些外部芯片， 調試方便等優(yōu)點(diǎn)。系統用普通聽(tīng)診器去測試心肺音， 更能逼真模仿真實(shí)的臨床環(huán)境， 因而相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品的研究和開(kāi)發(fā)， 不僅對于提高現階段我國醫學(xué)模擬教學(xué)的水平具有重要的現實(shí)意義， 同時(shí)也具有良好的市場(chǎng)前景。