基于单片机的医学信号检测仪的设计应用
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。
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115200bps的速率和上位PC机进行串行数据传输。
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。
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。
基于RS-232的串行通讯接口电路
与上位PC机连接的J1应用了RS-232的5条信号线，其中，TX为PC机的发送信号线，RX为接收信号线，CGND为地线。而RTS和DTR不产生信号，仅在初始化时产生高低电平，RTS设为+12V，DTR设为-12V。三极管Q1的作用是使信号反相，并输出RS-232电平。
电气的安全性，是医学测量仪必须考虑的问题。传统的医学测量仪一般采用隔离放大器，对模拟信号进行隔离，这种隔离技术的不足之处是：
(1)必须为不同的模拟信号采用不同的隔离技术;
(2)采用这种隔离措施会在信号线性度、共模抑制以及频率响应等方面引起问题，通常使电路稳定性变差，代价较高，且使电路变得更为复杂。而选用数字信号隔离技术，则可以克服上述缺陷。
光电隔离器6N137是把发光二极管与光敏管组合封装在一起的器件。由于两个部分之间是电气隔离的，光电隔离器件能圆满解决信号隔离与电平匹配的问题。通过这一隔离电路，可使PC机系统电源和测量仪器部分的电源完全隔离开来，从而保证医学仪器的安全性，防止电击危险，减小患者漏电流，同时也减少了计算机对检测电路的干扰。
