基于ＡＲＭ７的新型多功能医用电子实验仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于ＡＲＭ７的新型多功能医用电子实验仪，包括一个基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＤ的医用信号发生器和一个常用电源产生器；前述的基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＤ的医用信号发生器，包括单片机控制单元、单道数控常用信号产生单元、滤波处埋单元、信号选择单元、信号幅度调节单元、功率放大单元、信号输出接口、数控幅度调节单元、ＬＣＤ显示单元、按钮输入单元、ＵＳＢ接口和存储单元；前述的常用电源产生器，包括变压器单元、常用数字电源供电单元、数字电源输出接口、常用模拟电源供电单元、模拟电源输出接口和医用信号发生器供电单元。本实用新型专利技术能输出一道常见的正常和异常生理信号，如心电、脉搏、心音、呼吸波，或常用信号，如正弦、三角和方波，并能提供常用的各种数字电源、模拟电源。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种医用电子实验设备，尤其是一种基于ARM7的新型多功能医用电子实验仪。
技术介绍
在临床、医学科研和实验中，需要对生理信号进行检测、测量及分析；在医疗设备及其它医用设备的研究、维修或调试中，经常需要输入模拟心电、脑电等标准或异常的生理信号；在医学上，对人耳频率特性和人体阻抗特性的研究和教学中，需要高频率精度、高驱动能力、高纯度的正弦信号，这很多现有信号发生器根本无法满足要求；在电路的设计和开发中也经常需要各种电压的电源和三角波、正弦及方波信号，这两种作为分开的仪器均存在，但目前开见将二者结合为一体的仪器，而在实际中通常使用时二者均需要。
技术实现思路
本技术的目的在于为克服现有技术的不足，提供一种基于ARM7的新型多功能医用电子实验仪，利用ARM7单片机控制产生常用正常和异常生理信号、高精度频率的正弦、三角波和方波信号，其输出具有很强的带负载能力可作为医学仪器的维修、高等院校中的实验、教学和科研，尤其是医学中的人耳特性和人体阻抗特性的测量；而且，其生理信号的波形可通过USB接口改变，还可同时提供常用电压的电源；性能稳定、可靠，体积小、使用直观、方便、灵活、便于携带、成本低。本技术为克服现有技术的不足，采用了如下技术方案一种基于ARM7的新型多功能医用电子实验仪，其特证是：1)、包括一个基于STM32F103RD的医用信号发生器和一个常用电源产生器；2)、前述的基于STM32F103RD的医用信号发生器，包括单片机控制单元、单道数控常用信号产生单元、滤波处理单元、信号选择单元、信号幅度调节单元、功率放大单元、信号输出接口、数控幅度调节单元、LCD显示单元、按钮输入单元、USB接口和存储单元；单片机控制单元内部有D/A转换、A/D转换、USB引擎；单片机控制单元的控制字输出端口与单道数控常用信号产生单元的输入端连接，其输出端与信号选择单元的输入端连接；滤波处理单元的输入端与单片机控制单元内部的D/A转换输出端口连接，其输出端与信号选择单元的输入端连接；信号选择单元的输出端与信号幅度调节单元输入端连接，信号幅度调节单元的控制输入端和输出端分别与单片机控制单元控制输出端和功率放大单元的输入端连接，功率放大单元的输出端与信号输出接口和数控幅度调节单元输入端连接，数控幅度调节单元输出端与单片机控制单元内部的A/D转换输入端口连接；USB接口和存储单元的输出口、存储单元的输入输出接口、USB接口的输入输出端分别与单片机控制单元的USB引擎的输出输入相连；存储单元的输入输出接口分别与单片机控制单元的输入和输出接口相连；按钮输入单元的输出端分别与单片机控制单元的输入输出接口连接；3)、前述的常用电源产生器，包括变压器单元、常用数字电源供电单元、数字电源-->输出接口、常用模拟电源供电单元、模拟电源输出接口和医用信号发生器的供电单元；变压器单元中变压器输入端与220V交流电源连接，变压器输出端与前述的常用数字电源供电单元、常用模拟电源供电单元和医用信号发生器的供电单元的交流电输入端连接，常用数字电源供电单元的输出与数字电源输出接口连接，常用模拟电源供电单元的输出与模拟电源输出接口连接，医用信号发生器的供电单元的输出端与医用信号发生器中各单元的电源输入端连接，数字电源输出接口和模拟电源输出接口的输出端对外部设备提供工作电源。按本技术提供的基于ARM7的新型多功能医用电子实验仪，利用32位单片机控制产生常用正常和异常生理信号、常用的单道高精度频率和位相差的正弦、三角波和方波信号，其输出具有很强的带负载能力可作为医学仪器的维修、高等院校中的实验、教学和科研，尤其是医学中的人耳特性和人体阻抗特性的测量。另外，其生理信号的波形可通过USB接口改变，这具有很好的开放性，还可同时提供常用电压的电源。本技术由于使用了极其方便的USB接口技术、显示直观的LCD液晶显示技术、控制及处理功能强大的32位高性能单片机等，使得该实验仪性能稳定、可靠，同时具有体积小、使用直观、方便、灵活、便于携带、成本低等特点；可通过USB接口实现计算机与单片机的通信，随时增减各种需要产生的模拟生理信号，且对同一生理信号可提供了几种频率，以便于用一般的示波器观察，使该仪器具有很好的开放性；其高驱动能力的输出，可直接驱动耳机用于人耳频率特性的测量、实验和研究，也利用其能输出高频率精度、高纯度、高驱动能力的正弦信号，可极其方便地用于人体阻抗特性的研究和教学等；可以非常方便地演示与频谱分析相关的两简谐振动在不同频率、相同频率、不同相位等情况下的合成(同方向、相互垂直——拍频、李萨如图形等)，具有输出生理信号、常用信号和提供数字、模拟电源的特点，这比现有仪器使用起来方便很多，同时因为采用的数控频率和位相IC，因此该仪器能提供高精度频率和位相差，这可供科研、教学和实验等提供高精度的信号源。附图说明本技术有如下附图：图1为本技术的电路原理框图；图2为单片机控制单元的电路图；图3为单道数控常用信号产生单元的电路图；图4为滤波处理单元的电路图；图5信号选择单元的电路图；图6为信号幅度调节单元的电路图；图7为功率放大单元的电路图；图8为数控幅度调节单元的电路图；图9为LCD显示单元的电路图；图10为存储单元的电路图：图11为医用信号发生器供电单元电路图；图12为常用数字电源供电单元的电路图；图13为常用数字模拟供电单元的电路图。-->具体实施方式下面参照附图说明本技术的实施方案。在图1所示的实施方案中，一种基于ARM7的新型多功能医用电子实验仪，1)、包括一个基于STM32F103RD的医用信号发生器1和一个常用电源产生器2；2)、前述的基于STM32F103RD的医用信号发生器1，包括单片机控制单元、单道数控常用信号产生单元、滤波处理单元、信号选择单元、信号幅度调节单元、功率放大单元、信号输出接口、数控幅度调节单元、LCD显示单元、按钮输入单元、USB接口和存储单元；单片机控制单元内部有D/A转换、A/D转换、USB引擎；单片机控制单元的控制字输出端口与单道数控常用信号产生单元的输入端连接，其输出端与信号选择单元的输入端连接；滤波处理单元的输入端与单片机控制单元内部的D/A转换输出端口连接，其输出端与信号选择单元的输入端连接；信号选择单元的输出端与信号幅度调节单元输入端连接，信号幅度调节单元的控制输入端和输出端分别与单片机控制单元控制输出端和功率放大单元的输入端连接，功率放大单元的输出端与信号输出接口和数控幅度调节单元输入端连接，数控幅度调节单元输出端与单片机控制单元内部的A/D转换输入端口连接；USB接口的输入输出端分别与单片机控制单元的USB引擎的输出输入相连；存储单元的输入输出接口分别与单片机控制单元的输入和输出接口相连；按钮输入单元的输出端分别与单片机控制单元的输入输出接口连接；3)、前述的常用电源产生器2，包括变压器单元3、常用数字电源供电单元4、数字电源输出接口5、常用模拟电源供电单元6、模拟电源输出接口7和医用信号发生器的供电单元8；变压器单元3中变压器输入端与220V交流电源连接，变压器输出端与前述的常用数字电源供电单元4、常用模拟电源供电单元6和医用信号发生器的供电单元8的交流电输入端连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ARM7的新型多功能医用电子实验仪，其特征是：1)、包括一个基于STM32F103RD的医用信号发生器(1)和一个常用电源产生器(2)；2)、前述的基于STM32F103RD的医用信号发生器(1)，包括单片机控制单元、单道数控常用信号产生单元、滤波处理单元、信号选择单元、信号幅度调节单元、功率放大单元、信号输出接口、数控幅度调节单元、LCD显示单元、按钮输入单元、USB接口和存储单元；单片机控制单元内部有D/A转换、A/D转换、USB引擎；单片机控制单元的控制字输出端口与单道数控常用信号产生单元的输入端连接，其输出端与信号选择单元的输入端连接；滤波处理单元的输入端与单片机控制单元内部的D/A转换输出端口连接，其输出端与信号选择单元的输入端连接；信号选择单元的输出端与信号幅度调节单元输入端连接，信号幅度调节单元的控制输入端和输出端分别与单片机控制单元控制输出端和功率放大单元的输入端连接，功率放大单元的输出端与信号输出接口和数控幅度调节单元输入端连接，数控幅度调节单元输出端与单片机控制单元内部的A/D转换输入端口连接；USB接口的输入输出端分别与单片机控制单元的USB引擎的输出输入相连；存储单元的输入输出接口分别与单片机控制单元的输入输出接口相连；按钮输入单元的输出端分别与单片机控制单元的输入输出接口连接。3)、前述的常用电源产生器(2)，包括变压器单元(3)、常用数字电源供电单元(4)、数字电源输出接口(5)、常用模拟电源供电单元(6)、模拟电源输出接口(7)和医用信号发生器的供电单元(8)；变压器单元(3)中变压器输入端与220V交流电源连接，变压器输出端与前述的常用数字电源供电单元(4)、常用模拟电源供电单元(6)和医用信号发生器的供电单元(8)的交流电输入端连接，常用数字电源供电单元(4)的输出与数字电源输出接口(5)连接，常用模拟电源供电单元(6)的输出与模拟电源输出接口(7)连接，医用信号发生器的供电单元(8)的输出端与医用信号发生器(1)中各单元的电源输入端连接，数字电源输出接口(5)和模拟电源输出接口(7)的输出端对外部设 备提供工作电源。2.根据权利要求1所述的基于ARM7的新型多功能医用电子实验仪，其特征是前述单片机控制单元包括单片机(U1)和相应的外围元件，单片机(U1)采用32位STM32F103RD芯片，内部有D/A转换、A/D转换、USB引擎；单片机(U1)的模拟信号输入口、控制信号输入输出口分别与数控幅度调节单元中的模拟输出、控制输入相连；单片机D/A输出口、PWM输出口分别与滤波处理单元中的生理信号输入、滤波脉冲相连；单片机数据输入输出PA口分别与按钮输入单元中的输出端连接，单片机数据输入输出PC口分别与信号选择单元中的控制输入端口、信号幅度调节单元中的控制输入端口、单道数控常用信号产生单元中的同步控制、时钟、数据输入连接，单片机数据输入输出PB口分别与LCD显示单元中的数据输入输出端口、输入控制端口和存储单元中的数据和时钟输入输出端口连接。3.根据权利要求1所述的基于ARM7的新型多功能医用电子实验仪，其特征是前述单道数控常用信号产生单元包括数控信号发生芯片(U2)、晶振(U3)及外围元件，数控信号发生芯片(U2)的数据输入端口、同步控制输入端口、时钟输入端口分别与单片机控制单元中单片机(U1)的数据输入输出PC口连接，数控信号发生芯片(U2)的常用信号输出端口与信号选择单元中的第一模拟开关(U5)的常用信号输入端连接。4.根据权利要求1所述的基于ARM7的新型多功能医用电子实验仪，其特征是前述滤波处理单元由数字滤波芯片(U4)及相应的外围元...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈龙聪，刘改琴，熊兴良，高斌，陈萍，苏爱华，奉娇，刘亚涛，
申请(专利权)人：重庆医科大学，
类型：实用新型
国别省市：85