单片机在医学信号检测仪中的应用

　　1　引　言

　　传统的检测仪器大多由硬件电路来完成，不仅功能单一，而且开发周期长，不易维护。随着微电子技术和信息技术的高速发展，医学检测仪器正向组合式、多功能、智能化和微型化方向发展。现代数字部件的快速发展为医学检测仪提供了强有力的支持，医学检测仪器都无一例外地采用了微处理器来增强其功能。广泛地应用微处理器芯片能增强仪器的智能化程度，提高其稳定性和数据处理的精确性，使医学信号的采集、处理、通信一体化，并具有自诊断、自校验等一系列优点。

　　ATMEL公司新推出的AT90系列AVR单片机是很引人注目的一款微处理器。这种芯片基于新的RISC(Reduced Instruction Set Computer)结构，在设计上采用了流水线的结构，在执行前一条指令的时候，同时取出下一条指令，它的FLASH以及强大的外围接口能力使它成为目前最流行的单片机之一。

　　本文采用的高性能微处理器芯片Atmega163，利用结构化、模块化程序设计的思想，实时地对8路人体生理信号进行采样，对数据实行压缩和优化处理，以115 200 bps的速率和上位PC机进行串行数据传输。

　　2　硬件构成

　　2.1　微处理器及其特点

　　Atmega163是ATMEL公司推出的高档系列产品，是基于AVRRISC的低功耗CMOS8位单片机。在外部晶振为8MHz时，一条指令的执行时间仅为125ns，这种AVR单片机的结构有利于用C语言编程，从而能高效地开发出目标产品。为了对目标代码大小进行优化，AVR单片机采用了大型快速存取寄存器文件和快速单周期指令。通过在一个时钟周期内执行一条指令，Atmega163可以取得接近1MIPS/MHz的性能。它将32个工作寄存器和丰富的指令集联结在一起，使所有的工作寄存器都和ALU(ArithmeticLogic Unit，计算机CPU中的算术逻辑单元)直接相连，允许在1个时钟周期内执行的单条指令同时访问2个独立的寄存器。Atmega163具有16K字节的Flash存储器，512字节在线可编程E2PROM，1024字节SRAM，外围有全双工UART串行通讯接口。此外，它还有2个具有比较模式的可预分频的8位定时器/计数器，1个可预分频，具有比较、捕捉功能的16位定时器/计数器。

　　Atmega163单片机提供了一个性能良好的10位模数转换器。如图1所示，A口为8路模拟信号输入端，如果AD功能禁止，则A口是一个8位双向I/O口。8路人体生理信号如心电、心音、颈动脉、脉搏、体温等，经过放大、滤波、去噪处理后，分别与A口的8个引脚相连。微处理器采集数据时，通过控制ADMUX寄存器进行通道路号选择，读取的数据由CPU作进一步处理。