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          采用MAXQ2010的便攜醫(yī)用設備的設計

          作者: 時間:2011-12-03 來源:網(wǎng)絡 收藏

          許多醫(yī)學應用都需要不用外接電源線和數(shù)據(jù)線的式自供電設備,最明顯的例子是病人隨身攜帶用來測量心率、體溫和其它健康指標的式數(shù)據(jù)記錄儀。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/194664.htm

          當然,還有很多復雜應用即使通過外部電源供電,也會需要一個小型的電池設備實現(xiàn)安全冗余和設備監(jiān)控,如醫(yī)院病房、病人居室、環(huán)境受控的實驗室或貯藏設備環(huán)境參數(shù)(包括溫度和濕度)都需要持續(xù)監(jiān)控;另外設備的安裝使用比需要外接電源和網(wǎng)線的設備更方便更靈活。在有些情況下,如需要病人隨身攜帶的醫(yī)療設備,冷庫的溫度檢測設備等,根本無法外接電源線和網(wǎng)線。

            便攜醫(yī)療設備要求何種功能?首先,必須自帶電源。通常可通過可充電的或不可充電的電池供電,盡管還有其它方式(如太陽能供電),但這取決于對電壓和電流的要求。不管采用何種電源,電源的效率必須足夠高,而且電池供電的便攜設備在不需要滿負荷工作時應可以進入“休眠”模式來盡可能降低功耗,休眠的設備可以被外部觸發(fā)信號或定期的被“喚醒”,然后提高運算速度(當然功耗也會增加)進入正常工作模式。設備還應具備介于滿負荷工作和“休眠”模式之間的一些工作模式來執(zhí)行一些簡單的任務(如訪問存儲器或刷新液晶及LED顯示器數(shù)據(jù)),因為設備通常僅在某些條件下才會需要滿負荷運算能力(如對傳感器數(shù)據(jù)進行濾波和解碼),這樣就可以在功耗和運算速度之間進行某種程度的平衡。

            便攜設備即使支持無線通信,但并不總是保證能夠接入無線網(wǎng)絡。取決于網(wǎng)絡條件,某一時刻設備在有無線網(wǎng)絡的環(huán)境中工作,下一時刻就有可能被移動到?jīng)]有無線網(wǎng)絡的環(huán)境中,或可能因斷電造成無線網(wǎng)絡臨時關閉。在這些情況下,如果設備本身不支持無線通信,設備需要將隨時采集的數(shù)據(jù)存儲起來,以備將來上傳到上一級系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理。有一些關鍵數(shù)據(jù)(如環(huán)境安全失效數(shù)據(jù),配置數(shù)據(jù)或設備驅(qū)動)必須保證存儲安全,即使電池故障或被移除也不能丟失。

            便攜設備的其它特性取決于具體應用需求,數(shù)據(jù)可以直接通過模擬傳感器采集,也可以通過局域網(wǎng)絡訪問子系統(tǒng)讀取,便攜設備可以僅被動地采集數(shù)據(jù),也可以在特定條件下主動地通過聲音報警或向某人發(fā)信號告警。一些簡單的數(shù)據(jù)采集設備在上傳數(shù)據(jù)前根本無需用戶干預,而另一些設備(如手持血糖儀或腕帶式心臟監(jiān)護儀)也許需要通過另外的輸入輸出設備而不是主機系統(tǒng)來更改配置或瀏覽數(shù)據(jù)。

            使用設計便攜式數(shù)據(jù)記錄儀
            盡管業(yè)內(nèi)有很多可供選擇的微控制器,但Maxim公司的 系列低功耗混合信號RISC微控制器具有的特性非常適合設計電池供電的數(shù)據(jù)采集設備。MAXQ具有極低功耗,極高MIPS/mA比值,僅需很小的電池電流支持便攜應用,集成的12位8通道ADC可以采集很多類型的傳感器數(shù)據(jù),另外還支持許多類型的本地串行接口(如I2C, SPI, 同步/異步UART) ,可用來接入主機系統(tǒng)和串口非易失存儲設備,或與本設備中的其它子系統(tǒng)通信。

            MAXQ2010可根據(jù)當前任務對運算能力的要求通過動態(tài)調(diào)整時鐘頻率來改變功耗,并當其處理完所有的數(shù)據(jù)和事件,便攜設備即可進入最低功耗的休眠(停止)模式,直到再次被應用喚醒。MAXQ2010的核電壓僅1.8V,可以極大的降低功耗,3V獨立供電的I/O可以同外部高壓邏輯通信。如果希望使用像3V紐扣鋰電池這樣的單電源供電而不希望使用雙電源,則可以通過內(nèi)置集成穩(wěn)壓器給核電壓供電。在停止模式下,該穩(wěn)壓器可以被關閉,以便降低功耗。

            MAXQ2010能通過多種途徑從傳感器讀取數(shù)據(jù),如果采集模擬傳感器數(shù)據(jù),并可使用內(nèi)置的12位多通道ADC,支持8通道單端輸入。MAXQ2010從外部傳感器采集的數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要被存儲在由備份電池供電的RAM中或內(nèi)部閃存中。片上基于32kHz的實時時鐘(RTC)在停止模式下也能工作,根據(jù)需要為數(shù)據(jù)提供時標。如果需要用戶輸入數(shù)據(jù)或向用戶顯示信息,MAXQ2010都能實現(xiàn),它有一組通用輸入/輸出引腳(在最大的封裝中有56個),可以驅(qū)動LED,讀取機械開關設置,或通過行列掃描的方式連接開關矩陣。MAXQ2010還有一個LCD控制器,可以直接驅(qū)動3V的段式LCD,最多支持1/4周期的復用(COM1~ COM4),其最大的封裝提供40個專門的驅(qū)動引腳,在4倍復用模式下可以驅(qū)動160段LCD顯示。


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