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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　81C55/81C56122

4.3.3　并行I/O接口芯片82C55125

4.3.4　串行口电路82C51129

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—232C154

4.5.2　并行总线接口IEEE—488156

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 HD61830LCD183

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