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目录 1

第1章 绪论 1

1.1　微机式医学仪器系统的组成与诊治疾病的过程 1

1.1.1 医学仪器系统的组成 1

1.1.2　人类诊治疾病的简化流程图 2

1.2　人体生理信息的来源、医学信息分类、典型生理参数及其特点 2

1.2.1　人体生理信息的来源 2

1.2.2　医学信息的分类 2

1.2.3　人体生理信号的典型幅值和频率范围 3

1.2.4　人体生理信号的特点 4

1.3　微机式医学仪器通用结构图与设计要点 4

1.3.1　微机式医学仪器的通用结构图 4

1.3.2　微机式医学仪器的设计要点 5

1.4　医学仪器的现状、分类与发展趋势 8

1.4.1 现状 8

1.4.2　医学仪器的分类 8

1.4.3　医学仪器的发展趋势 9

1.5.3　参考教学安排 10

1.5.2　教学内容与教学方法 10

1.5　本课程的教学目标、教学内容、教学方法与教学安排（供参考） 10

1.5.1　教学目标 10

本章小结 11

复习与思考题 11

第2章 医学信号采集系统设计 13

2.1　信号转换基础 13

2.1.1　单极性代码 13

2.1.2　双极性代码 15

2.2　采样定理 16

2.2.1　采样定理 16

2.2.2 混叠 18

2.2.3　内插 19

2.2.4　带限或低通内插 19

2.3　D/A转换器 19

2.3.1　D/A转换器基本原理 19

2.3.2　实际D/A转换器 21

2.4.1 概述 23

2.4　A/D转换器 23

2.4.2　A/D转换器转换方法 25

2.4.3　A/D转换器的选择和使用 28

2.5　医学仪器数据采集系统设计 31

2.5.1　数据采集系统的组成 31

2.5.2　用于IBM PC机的低成本数据采集系统 33

2.5.3　基于8098单片机的数据采集系统 37

本章小结 41

复习与思考题 42

3.1.1　单片机技术发展史 44

第3章 医学仪器常用的单片机 44

3.1　概述 44

3.1.2　单片机技术发展方向 45

3.2　MCS—51系列单片机 47

3.2.1　MCS—51系列单片机的基本功能结构 47

3.2.2　存储器组织 48

3.2.3　I/O接口和串行口 56

3.2.4 中断系统 59

3.2.5　定时器概述 60

3.2.6　指令系统和汇编语言编程举例 62

3.3　MCS—196系列单片机 85

3.3.1　MSC—96系列单片机基本结构功能概述 85

3.3.2　存储器组织 90

3.3.3　I/O接口和串行口 92

3.3.4 中断系统 95

3.3.5 高速I/O部件HSIO和定时器 97

3.3.6　寻址方式与指令分类 100

复习与思考题 103

本章小结 103

第4章 医学仪器接口电路 108

4.1　接口电路的任务与分类 108

4.2　存储器接口电路 108

4.2.1　程序存储器 109

4.2.2　数据存储器 112

4.3　I/O接口电路 121

4.3.1 概述 121

4.3.2　81C55/81C56 122

4.3.3　并行I/O接口芯片82C55 125

4.3.4　串行口电路82C51 129

4.4　可编程单片机通用外围接口芯片 135

4.4.1　概述 135

4.4.2 PSD3××系列可编程通用外围芯片 136

4.4.3 PSD4××系列可编程通用外围芯片 146

4.4.4 PSD5××系列可编程通用外围芯片 149

4.5　总线接口 154

4.5.1 串行总线接口RS—232C 154

4.5.2　并行总线接口IEEE—488 156

本章小结 161

复习与思考题 162

第5章 医学仪器的显示器 168

5.1　概述 168

5.2　阴极射线型显示系统 168

5.2.1 随机扫描静电偏转显示系统 168

5.2.2　光栅扫描电磁偏转显示系统 170

5.3　液晶显示器的工作原理 171

5.3.1　液晶显示器的特性 171

5.3.2　液晶显示器的结构 172

5.3.3　液晶显示器的工作原理 172

5.4　液晶显示器的控制与接口电路 173

5.4.1 笔段型液晶显示器的控制与接口电路 173

5.4.2　字符型液晶显示器的控制与接口 175

5.4.3 图形液晶显示器的控制与接口 180

5.5　液晶显示器应用实例 182

5.5.1 MGLS—32064 LCD模块 182

5.5.2 HD61830LCD 183

5.5.3　模块的接口技术 184

5.5.4　软件设计 185

本章小结 186

复习与思考题 186

6.1.1　发展概况 187

6.1.2　打印机分类 187

6.1 概述 187

第6章 医学仪器的打印机接口 187

6.2　喷墨打印机 188

6.2.1 分类 188

6.2.2　工作原理与特点 189

6.2.3 医学仪器常用的几种喷墨打印机 193

6.3　激光打印机 195

6.3.1 机构结构 195

6.3.2　工作过程 196

6.3.3　激光扫描 197

6.3.4　打印纸传送装置 198

6.3.5　控制电路 199

6.4　热敏线阵式打印机 199

6.4.1　热敏头 200

6.4.2 基于80C31微机的热敏线阵打印机 201

6.5　单片机虚拟打印技术及接口 201

6.5.1　单片机虚拟打印技术 201

6.5.3　单片机虚拟打印技术的软件 202

6.5.2　单片机虚拟打印技术的硬件接口电路 202

本章小结 203

复习与思考题 204

第7章 基于单片机的医学仪器应用实例 205

7.1　液晶显示心电图仪 205

7.1.1　硬件 205

7.1.2　软件 206

7.2　片段式心电监视仪 209

7.2.1　硬件 209

7.2.2　系统软件设计 210

7.2.3　系统临床试用 211

7.2.4　结论 211

7.3　胃电图分析仪 212

7.3.1 胃电信号提取 212

7.3.2　硬件设计 212

7.3.3　软件设计 214

7.3.4　结果与讨论 216

7.4　单片机心室晚电位检测仪 216

7.4.1 系统硬件 216

7.4.2 系统软件 219

7.5.1　系统结构原理 223

7.5　基于单片机的心脏功能检测分析仪 223

7.5.2　系统软件设计 224

7.6　基于80C196KC的便携式生命参数监护仪 225

7.6.1 引言 225

7.6.2　生命参数信号监测单元 225

7.6.3　单片机信号处理单元 225

7.7　单片机控制的自动采血仪 226

7.7.1 工作原理 226

7.6.4　结论 226

7.7.2 电路组成及各部分功能 227

7.7.3　结束语 228

7.8　基于PCMCIA卡的数字式Holter系统 228

7.8.1 引言 228

7.8.2　系统设计 228

7.8.3　结论 229

本章小结 229

复习与思考题 229

8.1.1　基于PC机的医学仪器的一般组成 230

第8章 基于PC机的医学仪器应用实例 230

8.1　概述 230

8.1.2　基于PC机的医学仪器的I/O接口设计 231

8.2　诱发电位检测及处理系统 233

8.2.1　诱发电位的检测及其临床应用 233

8.2.2　诱发电位检测与处理系统的功能及硬件框图 234

8.2.3　诱发电位放大器及其可编程控制 234

8.2.4　诱发电位的数据采集系统 235

8.2.5　诱发电位刺激器及其可编程控制 238

8.3.1 心电分析仪的功能及硬件框图 239

8.2.6　诱发电位检测与处理系统的软件设计 239

8.3　心电分析仪 239

8.3.2　心电放大器及其可编程控制 240

8.3.3　心电分析仪的数据采集系统 241

8.3.4　Windows环境下人机界面的编制 243

8.4　经颅超声多普勒血流仪 245

8.4.1　功能及硬件总体框图 245

8.4.2　经颅多普勒血流测量的原理及多普勒信号检测电路 245

8.4.3　高速数字信号处理电路（谱分析器） 246

8.4.4　经颅超声多普勒血流仪的软件设计 247

8.5　动态脑电记录分析系统 248

8.5.1 动态脑电记录分析系统的临床意义 248

8.5.2　动态脑电记录分析系统的分类及组成 249

8.5.3　微机回放分析系统的分析及监护功能 250

8.6　基于PC机的医学图像处理系统 251

8.6.1 基于PC机的医学图像处理系统的硬件总体框图 251

8.6.2 图像卡的组成及原理 252

8.6.3　基于PC机的医学图像处理系统的软件功能 253

8.6.4　基于PC机的医学图像处理系统的应用 254

8.7　多参数监护仪 255

8.7.1 工控卡 255

8.7.2　OEM模块 255

8.7.3　仪器结构 256

8.7.4 主控程序 257

8.8　基于Windows平台的多生理参数网络监护系统 258

8.8.1 概述 258

8.8.2　硬件结构 259

8.8.3　软件设计 261

8.8.4　系统总体功能 262

8.9　一种新的远程医疗系统 264

8.9.1 系统设计 264

8.9.2　服务器软件 265

8.9.3　工作站软件 265

8.9.4　应用与展望 266

本章小结 266

复习与思考题 267

第9章 微机式医学仪器设计实例（Ⅰ）——便携式实时24h心电图记录显示分析仪的设计 268

9.1　导言 268

9.2　系统功能与指标 269

9.2.1　硬件主要性能指标 269

9.2.2　软件主要功能指标 269

9.3　系统硬件设计 270

9.3.1　概述 270

9.3.2　多功能前置放大器设计 272

9.3.3　80C196单片机与PSD4××系列接口芯片的接口方法 272

9.3.4　大容量动态存储器及其接口方法 275

9.3.5　320×64点阵式液晶显示模块及其接口方法 276

9.4　系统软件设计 277

9.4.1　软件总体要求 277

9.4.2　实时分析算法及软件设计 278

9.4.3　报警事件处理 281

9.4.4　人机界面设计 281

9.5　系统调试 281

9.5.1 硬件主要技术参数的综合测试 281

9.5.2　主要自动分析功能的综合测试 284

9.6　系统关键技术 286

9.6.1 硬件技术 286

9.6.2　抗干扰技术 286

9.6.3　心律失常的自动分析 286

9.6.4　实时报警 287

9.6.5 心率变异性分析和心室晚电位分析 287

9.6.6　动态心电图标准 287

9.7.3　结果与分析 288

9.7.2　验证方法 288

9.7.1 概述 288

9.7　实验结果分析 288

本章小结 290

复习与思考题 292

第10章 微机式医学仪器设计实例（Ⅱ）——基于PC机的24 h心电图分析系统的设计 293

10.1　系统概述 293

10.1.1 系统组成 293

10.2　系统硬件设计 294

10.2.1　记录器硬件设计 294

10.1.2 系统主要硬件与软件指标 294

10.2.2 回放接口设计 296

10.3　记录器软件及实时ECG预处理和数据压缩算法 298

10.3.1　记录器软件系统功能及结构特点 298

10.3.2　实时ECG预处理和数据压缩算法 299

10.3.3　基于压缩比自动控制的混合压缩算法 300

10.4　后处理分析软件系统 302

10.4.1　数据分析部分 302

10.4.2　数据管理部分 305

10.4.3　人机界面部分 306

本章小结 308

复习与思考题 308

第11章 DSP在医学仪器设计中的应用 310

11.1　概述 310

11.2　TMS320C2X的性能与结构 314

11.3　TMS320C25的指令系统 322

11.3.1　TMS320C25指令系统的特点 322

11.3.2　TMS320C25指令系统集及寻址方式 323

11.4　TMS320系列DSP系统的设计与调试 324

11.4.1 系统的功能需求分析 325

11.4.2　DSP软件开发环境 326

11.5　DSP在医学仪器中的应用实例 330

11.5.1 由DSP构成便携式医学信号实时测量与分析仪器 330

11.5.2 用TMS32010芯片实现胎儿心电信号的提取 333

11.5.3　基于DSP芯片的生理信号实用采集与处理卡的原理和组成 336

本章小结 337

复习与思考题 337

12.1　实验1　心电放大器研究 339

第12章 实验 339

12.2　实验2　QRS波检测器的实验研究 340

12.3　实验3　心电数据采集系统 342

12.4　实验4 用A/D转换实现信号的数据采集——SPI总线技术的应用 349

12.5　实验5　80C51最小系统的实验研究——P1端口输入、输出实验 356

12.6　实验6　80C196最小系统的实验研究 359

12.7　实验7 81C55 RAM/IO/CTC实验 361

12.8　实验8　两台单片机之间的串行通信 366

12.9　实验9　单片机外部数据存储器的扩展 371

12.10　实验10　可编程心电心音波仿真仪 378

12.11 实验11　低成本医学图像采集处理系统 382

12.12　实验12　便携式实时24 h心电图记录分析仪 385

附录Ⅰ 80C51单片机仿真系统的配置及使用 389

附录Ⅱ MCS—51指令系统 395

附录Ⅲ MCS—96指令系统 400

附录Ⅳ TMS320C25指令系统 413

附录Ⅴ 中英文索引 421

参考文献 425