Макет устройства для воспроизведения ЭКГ

Изучение методики программирования сигналов сложной формы на примере ЭКГ и исследование работы программы в реальном устройстве

На PIC-контроллере.

Цель работы.

Освоение приемов разработки алгоритмов управления воспроизведением сигналов с использованием встроенных таймеров и портов микроконтроллера. Приобретение опыта отладки программ в симуляторе. Освоение технологии записи кода программы в кристалл (в микроконтроллер) с помощью программатора. Приобретение навыков проверки работы устройств на микро­кон­трол­лерах.

Описание используемых аппаратных и программных средств.

Макет устройства для воспроизведения ЭКГ.

Макет устройства­, воспроизводящего кривую ЭКГ, собран на современном ми­кро­контроллере PIC16F84, достоинством которого является относительная дешевизна и легкость смены программы, записываемой в память микрокон­троллера. В отличие от большинства производимых микроконтроллеров в нем имеется электрически пере­про­грам­мируемое запоминающее устройство (ППЗУ). Объем памяти PIC16F84 составляет 1 килослово при разряд­но­сти слова 13 двоичных разрядов, что достаточно для реше­ния простых задач.

Для программирования сигнала ЭКГ был сформирован массив дан­ных путем равно­мерного разбиения эталонной кривой ЭКГ первого от­ве­дения на 172 отсчета. Память кон­троллера позволяет при необходимо­сти увеличить их количество еще по меньшей мере в 5 раз. Значения допол­нительных промежуточных отсчетов легко получить путем кусо­ч­но-линей­ной аппроксимации кривой ЭКГ.

На рис.1 приведена электрическая принципиальная схема макета.В схеме преду­смо­т­рен первоначальный сброс контроллера по включению питания и по кнопке сброса S1. Принцип работы схемы заключается в последовательной выборке из памяти контроллера 8-разрядных двоичных кодов, соответствующих отсчетам ЭКГ, пересылке их на внешние выходы встроенного 8-разрядного порта B (линии RB0… RB7), соединенные с соответ­ст­вующими входами цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) на микросхеме КР572ПА1, на аналоговом выходе которого воспроизводится ЭКГ. Для согласования с нагрузкой к выходу ЦАП подключен операционный усилитель на К153УД2 в инвертирующем вклю­че­нии. Питание всех микросхем осуществляется от источника питания с выходными на­пря­жениями +5 В и –5В. Чтобы кривая ЭКГ не оказалась перевернутой, опорное напря­же­ние ЦАП принято равным минус 5 В. Тактовая частота контроллера составляет 160 кГц и получена соответствующим выбором элементов времязадающей цепи его встроенного RC-генератора (R ext, C ext). Время цикла ЭКГ, T_Ц=1,185 с. Выходной сигнал схемы наблюдался на экране осциллографа C1-69, при этом его амплитуда, соответствующая R-зубцу ЭКГ, равна 3,6 В. В случае использования данного сигнала с целью калибровки электрокардиографов следует применить резистивный делитель напряжения для сниже­ния его уровня.