使用LPC1700的IEC 60601-1-8音頻警報發(fā)生器
加入技術(shù)交流群
MCB1700加載完IEC音頻報警固件后，當MCB1700上的COM1接口連接到運行HyperTerminal、TeraTerm或類(lèi)似終端程序的PC上時(shí)，復位以后，用戶(hù)就會(huì )看到具有下列菜單的提示：串口設置為9600比特率、一個(gè)開(kāi)始位、一個(gè)停止位、無(wú)奇偶校驗、無(wú)流量控制。
圖2 復位菜單
圖3 高級優(yōu)先權報警菜單
按下1到8之間的任意一個(gè)數字，然后按下回車(chē)，將開(kāi)始對應報警類(lèi)型的高級優(yōu)先權報警順序。類(lèi)似的菜單動(dòng)作將針對中等優(yōu)先權、低級優(yōu)先權和試驗菜單而獲得，參見(jiàn)圖4、圖5、和圖6中所示。
圖4 中等優(yōu)先權菜單
圖5 低級優(yōu)先權菜單
圖6 和試驗菜單
試驗菜單中的命令提供了具有諧波的最高和最低頻率音調的短1秒脈沖，以及本應用程序所需要的最高和最低單一頻率音調。這是為了方便進(jìn)行性能試驗。單一音調的生成是通過(guò)讓‘ToneWeights’矩陣中的所有值都等于0，但正在生成的隔離音調除外。命令5將所有ToneWeights矩陣值都復位到它們的初始值。
外部硬件要求
外部DAC濾波器
對于在應用規格書(shū)中做的試驗，增加了一個(gè)簡(jiǎn)單的三極RC濾波器，以便從信號中過(guò)濾掉25kHz采樣速率分量。使用的濾波器如圖7所示，它提供的截取頻率范圍處在9kHz到10kHz。由于樣品速率高于正常人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)范圍，所以沒(méi)有濾波器，成本敏感的應用程序就可以通過(guò)。另外，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò )之后通常需要一個(gè)耦合電容器，因為DAC的直流電平一般為1.65 V。
圖7 三極RC DAC濾波器
如果不打算成為高的阻抗輸入，或者這個(gè)信號是外部固定的，那么建議使用緩沖器。
性能分析
通過(guò)使用上一段描述的輸出濾波器，執行了波譜分析試驗，以驗證信號的頻譜含量，并估計信噪比。此外，還進(jìn)行了示波器捕捉，以顯示生成的警報音調的升降和其它瞬時(shí)特征。MCB1700 DAC的輸出被饋送到Mackie CR1604-VLZ音頻混合器（用于平頻率響應的EQ集），以便給筆記本電腦內部Sigmatel Codec提供正確的電平。筆記本電腦正在運行True Audio的TrueRTA波譜分析儀軟件包。前文已詳細描述過(guò)的試驗菜單被用來(lái)提供分析中使用的試驗音調脈沖。
利用DAC濾波器的多重音調生成的波譜分析
利用上文詳細描述的三極10kHz RC濾波器之后獲得的板輸出，進(jìn)行下列波譜分析儀捕捉。
具有諧波的應用程序（C4）中最低頻率音調的波譜如圖8所示。這些諧波在振幅方面互相非常接近。這將容易地滿(mǎn)足IEC 60601-1-8技術(shù)規格，因為它們只要求諧波處在互相之間15 dB的范圍內。信噪比看起來(lái)超過(guò)55dB，也能提供非常好的噪聲性能。波譜分析中顯示的缺少其它諧波也證明了由Goertzel算法生成的正弦波的扭曲很低。
圖8 具有諧波的C4
圖9顯示了在具有諧波的應用程序（C5）中最高頻率音調的波譜分析。由圖可知，具有諧波的C5音調的波譜也具有良好的信噪比和低扭曲，而且能夠將基本音符和諧波的振幅保持在幾個(gè)分貝的范圍內。
圖9 具有諧波的C5
結論
本應用中呈現的醫療報警的方法為符合IEC60601-1-8標準的音頻醫療警報提供了一種有效、低成本、高性能的方法。技術(shù)規格也說(shuō)明，在報警聲音方面設備差異的細微程度對于操作人員是有利的。除了能滿(mǎn)足標準的要求以外，此處提供的固件實(shí)施允許容易地自定義音調，同時(shí)仍然能夠保持在技術(shù)規格參數范圍以?xún)??；贏(yíng)RM Cortex-M3內核的NXP LPC17xx系列微控制器能提供非常高速度的性能和準確的定時(shí)，這特別適合于實(shí)施類(lèi)似于本示例中使用的算法。利用在96 MHz的頻率下運行的LPC1768處理器，本應用程序使用大約8 %的可用處理器帶寬和小于10K的代碼空間，這樣就為其它附加的應用程序留出了大量的代碼空間和處理能力。因此，非常容易將對IEC60601-1-8標準的支持增加到任何醫療電子應用中。
評論