单片机技术在医疗仪器中应用

单片机技术在医疗仪器中应用

刘彭涛

湖北科技学院 437000

摘要：单片机技术的迅猛发展使得医疗仪器的智能化程度和精准度得到不断提升，同时也使得医疗仪器的设计和生产过程变得简单易操作。本文主要通过研究通用型单片机特点，单片机应用系统的一般结构，着重分析了单片机技术在当前医疗仪器中的具体应用，希望对今后我国医疗事业的发展提供有效参考。

关键词：单片机技术；医疗仪器；应用；

引言

伴随着国民经济的快速增长和人们健康理念的转变医疗仪器领域衍生了一个新行业——医疗保健器械。目前，我国从事医疗保健器械生产的厂家已经超过2000家，产品类型涉及广泛，其中尤其以电子针灸仪、保健按摩器表现突出^[1]。

但与此同时，纵观全球医疗保健器具行业发展，我国的发展水平还比较低，医疗保健器具产品结构严重失衡，生产质量不过关、监管力度不大、创新意识不强等现象屡见不鲜，甚至还存在恶性竞争的现象，严重影响了市场正常发展秩序。

面对日益激烈的市场竞争形势，医疗保健器具生产企业不仅需要找到快速提升产品性能的技术，还要注意生产成本的控制。单片机技术在医疗仪器领域的成功运用使得一切成为了可能^[2]。基于这种认知，本文试图通过阐述单片机的主要特点和单片机应用系统的一般结构，对单片机技术在医疗仪器中的具体应用做重点分析，以期对医疗保健器具相关生产企业特别是对中小型企业产品生产模式转型起到一定的积极作用。

1单片机的主要特点

单片机又被称为微控制器，是将计算机系统存储设备、CPU，以及各种I/O接口集成为一体的控制芯片。通常情况下通用微型计算机主要追求存储最大化以及运算速度的最大化，但单片机则注重的是处理能力、处理的可靠性和功耗、成本等多个方面的综合结果^[3]。根据应用效果的侧重点不同，品种数以万计。且目前单片机技术已经在众多领域得到广泛应用，几乎实现了所有电子产品的全覆盖，这对于提高医疗保健器具产品的智能化程度、精度，以及企业综合竞争力具有重要现实意义。

2单片机应用系统的一般结构

尽管目前各个领域广泛应用的单片机应用系统性能各异、功能多样，但其基本硬件结构都是以单片机作为整体结构控制核心，并通过单片机接口电路与各种设备相互连接实现最终控制的。单片机系统中的CPU主要用于处理标准的数字信号，而与单片机相连接的设备由于其属性和机械差异，则需要通过接口电路才能实现单片机系统CPU与设备之间的连接交互^[4]。除此之外，还有一些需要输入调理电路、实现信号滤波、信号放大、功率放大、电平转换等功能，这些则需要在单片机芯片外部根据具体需求进行相应设计。

单片机应用系统的发展趋势是是串行总线技术，其原理是通过标准串行总线实现单片机与计算机之间、单片机与单片机之间，以及单片机与其他具有数据通信功能的设备或芯片之间的连接交互。

3单片机技术在医疗仪器中的具体应用

通用型Intel系列单片机基本上是以MSC-51为内核的单片机，由于其具有很强的运算和控制能力，促进了医用仪器小型化的进一步发展。通用型Intel系列单片机可以很方便地实现全双工串行数据的传输，因此在外接设备较多或需要控制信号的情况下应用是非常便捷的。

AT89C2051是一种具有低功耗、低成本，同时又具备较高性能的8位CMOS微控制器芯片，在测量和处理信号、控制等不多的情况下得到了大规模应用，能够有效简化使外围电路，最大程度缩小医疗仪器体积，降低设备成本和运行功耗，提高了智能化程度和精度。现在市面上销售的许多通用型Intel系列单片机芯片内部本身都含有可重复编程快闪存储器，且具有较宽区域范围的时钟频率和工作电压，使得单片机在医疗仪器中的应用更具灵活性。这对于相关领域研究学者而言，不仅能够降低医疗仪器开发、设计难度，而且能够大大缩短医疗仪器开发周期^[5]。正因如此，单片机技术在医疗仪器中的应用变得越来越被大众所推崇。

人体的健康情况可以通过各种生理参数反映出来，人体的各种生理参数几乎都是低频信号或者超低频模拟信号，因此对医疗仪器采集获得的数据处理速率要求并不高，完全可以通过利用单片机技术实现。在医疗仪器中，利用通用型Intel系列单片机获取人体生理参数的方法主要有以下三种^[6]：一是直接采用本身携带AID转换的单片机对经过一系列预处理后的人体生理信号进行A/D转换，再通过利用相应软件对采集获取的人体生理信号进行进一步处理，从而获得需要的人体生理参数；二是单片机本身不携带AID转换，但是可以通过单片机对AID转换芯片等进行控制以实现数字信号转换、处理，以及分析等功能，最终完成人体生理参数测量；三是通过测量人体某些生理参数，不需要进行AID转换就可以通过模拟电路等对获取的信号波形进行处理输出单片机可以识别和处理的脉冲信号，实现人体生理参数的准确测量。

人体生理参数的传输和远程监测能够实现人体生理参数的同步并行传输、处理、可视化、打印等功能，不仅能够给患者或监测人员提供极大的方便，而且还有助于医生及时了解患者的病情发展和变化情况。在医疗仪器中，采用通用型Intel系列单片机能够实现各种便携式医疗仪器的开发与设计。比较具有代表性的有黄力宇、壬玉斌等人利用8031和AT89C2051等单片机芯片研制出的血压监测仪和自动采血仪等智能化医疗仪器。

4结论

综上所述，通用型Intel系列单片机在医学领域中得到了大规模应用，随着单片机技术和电子技术的日趋发展，必然会有效提升医疗仪器的智能化程度和精度，提高医疗保健器具生产企业的创新能力和市场竞争力，给广大人民群众带来更多方便的同时为我国医疗行业的发展提供有效指导。

_参考文献

[1]郭晓科. “智能化”电子产品中单片机技术的应用[J]. 通信电源技术, 2018(1):177-178.

[2]王子剑. “智能化”电子产品中单片机技术的应用[J]. 电子技术与软件工程, 2017(15):256-256.

[3]姚庆文, 丁辉. 单片机在微型氧气机中的应用[J]. 现代电子技术, 2004, 27(7):12-14.

[4]张如辉, 赵斌. 串行通讯在医疗监控系统中的应用[J]. 控制工程, 2003, 10(z1):64-66.

[5]姚银花, 王金海, 郑羽,等. 基于SoC单片机的医疗护理床系统设计[J]. 天津工业大学学报, 2006, 25(4):44-47.

[6]刘关德, 余学飞. 基于SPI总线和W5100的医疗仪器网络接口设计[J]. 生物医学工程研究, 2008, 27(3):201-204.

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