低功耗超大存储容量的动态心电记录仪的设计
摘 要：介绍了一种由低功耗超大容量Flash闪速存储器28F128J3及低功耗单片机W78LE54组成的小型动态心电记录仪的总体设计思路。该方法有效地解决了全息Holter中存在的大容量存储与低功耗的问题。该记录仪可完整地记录24小时的三导联ECG信息,具有体积小、功耗小的特点,适用于家庭监护和危重病人的抢救。
关键词：心电记录仪 低功耗 超大存储容量
由电极从人体表面测得的经放大后显示的波形称为心电图(Electrocardiogram,简称ECG)。临床上,ECG是医生诊断心脏疾病的主要依据之一。由于一些异常心电信息只有在某些特定情况下才出现,因此对ECG进行长时期的记录有着极其重要的临床价值。目前国内的便携式ECG记录仪存储容量偏小[1～2],最多能记录8小时的心电数据;使用微机控制[3]虽监控和分析性能优良,但其体积大,不适合家庭病人监护和救护车中、偏远地区以及野战部队的危重病人的抢救。因此,开发了低功耗大存储容量的小型动态心电记录仪,该记录仪可完整地记录下24小时的ECG信息;功耗小,可使用便携式碱性电池供电,对于中小型医院、家庭以及在旅途中救护危重病人是有实用价值的。
1 心电记录仪主要器件
图1是小型心电记录仪的基本电路组成框图,该电路中全部芯片均采用低功耗芯片。
1.1 低功耗大容量Flash存储器28F128J3
小型心电记录仪的数据存储采用Intel公司的28F128J3 Flash存储芯片。该芯片采用O.181μm ETOXTMVⅡ(J3C)和0.25μm ETOXTM VI(J3A)每单元存储两位的制造技术,使得存储器的质量和可靠性大大提高,存储密度更高。芯片采用高密度对称分块结构,有128个128K字节块。允许用户对任意块进行字节编程和写缓冲器字节编程操作,每字节编程时间为210μs;若采用写缓冲器字节编程方式,32字节编程共需218μs,每字节编程时间仅为6.8μs。芯片的块擦除时间为1s,允许在编程或块擦除操作的同时进行悬挂中断去进行读操作,待读操作完成后,写入悬挂恢复命令,再继续编程或块擦除。芯片的读操作类似于EEPROM,读取速度为25ns。芯片使用2.7V～3.6V的电源电压,最大工作电流为80mA,在休眠模式下电流仅为50μA。同时,其功耗非常小。它的存储容量为128Mb,即16Mbyte,是一种低功耗、高密度、非易失的动态心电数据采集和存储介质,非常适合作为小型动态心电记录仪的数据存储器。
本仪器选用四片28F128J3 Flash存储芯片,合计存储容量为64Mbyte。按每分钟采样200次心电信号计算,24小时需存储的每导ECG数据容量大约为17Mbyte,三导联ECG数据大约51Mbyte,完全可以满足要求。在软件设计上,采用循环记录的形式,当64Mbyte记录完毕时,擦除一个扇区,再写入新的心电数据。所
