一种超声肺功能仪的控制电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及医学超声仪器技术领域，特别是指一种超声肺功能仪的控制电路。
【背景技术】
[0002]超声肺功能仪通过测量超声波脉冲信号从不同方向穿过被测人呼吸的气体后的时间差，换算出气体的实际流速，从而得出被测人肺功能的各项指标参数。当前主流的超声肺功能仪均采用FPGA或CPLD作为核心控制和运算电路。由于接收波形是模拟量，需要在进入FPGA或CPLD之前先转换为与FPGA或CPLD的10电平一致的数字信号。转换的方法有两种，一种是采用比较器，通过过零检测将模拟量转化为数字量；另一种是采用AD转换芯片，将信号和噪声先转化为数字量，在FPGA或CPLD内通过算法判定信号和噪声。前一种方法要求在比较器之前信噪比很高，后一种则不要求在AD转换之前有太高的信噪比。这两种方法的硬件成本均较高，软件的编写也较为复杂。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种超声肺功能仪的控制电路，节省了硬件成本，又免除了软件编写工作，缩短了开发周期，减小了上市时间。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案:一种超声肺功能仪的控制电路，包括MCU模块、用于核心控制和运算的GP22芯片；
[0005]所述MCU模块与GP22芯片进行配置；
[0006]所述GP22芯片设有四个引脚，分别为FIRE UP引脚、ST0P1引脚、FIRE DOWN引脚、ST0P2引脚;
[0007]所述FIRE UP引脚与脉冲发生电路1连接，经探头1与切换开关K1连接，
[0008]所述切换开关K1通过一个隔直电容与放大电路1的输入端连接，经放大电路1后与ST0P1引脚连接；
[0009]所述FIRE DOWN引脚与脉冲发生电路2连接，经探头2与切换开关K2连接，所述切换开关K2通过一个隔直电容与放大电路2的输入端连接，经放大电路2后与ST0P2引脚连接；
[0010]所述MCU模块设有两个10引脚，分别与切换开关Kl、K2的控制端连接，用于控制切换开关K1与探头1和3.3V电平的通断，或K2与探头2和3.3V电平的通断。
[0011]本实用新型的有益效果在于:采用上述系统后，该GP22芯片内部包含比较器，通过过零判断来提取信号；芯片自动完成FPGA或CPLD的算法功能，从而省去了软件编写；采用两路开关可以保证接收端的悬空状态最短，受到的噪声干扰最小，这样即节省了硬件成本，又免除了软件编写工作，缩短了开发周期，减小了上市时间。
【附图说明】
[0012]为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对-实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1是当前主流超声肺功能仪的电路硬件结构图；
[0014]图2是本实用新型采用GP22作为核心控制和运算芯片的电路硬件结构图；
[0015]图3是本实用新型切换开关的控制波形图。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0017]如图1所示的当前主流超声肺功能仪的电路硬件结构，由于气体对超声信号的衰减很大，从探头直接接收到的信号的幅度都很小，通常不到5个毫伏，这样的信号无法进行后续的测量，因此需要放大。两路接收到的信号经放大处理，降噪后再经过比较器的过零判断，就以脉冲信号的形式输入到FPGA或CPLD中，FPGA或CPLD进行有关的运算，最终得出时间差，该电路采用双发双收的模式，即探头1发射时探头2接收，而探头2发射时探头1接收。
[0018]如图2所示的一种超声肺功能仪的控制电路，采用GP22替代FPGA或CPLD，可以省掉比较电路或AD转换电路。由于GP22的发射端有高阻状态，接收端电路容易耦合到噪声。如果信噪比过小，GP22将无法识别到信号，因此必须设法降低接收电路的噪声。两路接收电路的每一路加一个电子开关，通过MCU的软件来控制开关的切换。在接收时间段将开关切换到探头，非接收时间将开关切换到3.3V。开关通过一个隔直电容与放大器的输入端连接。两路放大器的输出端则分别与GP22的ST0P1、ST0P2引脚连接。开关K1、K2的控制端分别连接到MCU的两个10引脚，切换由MCU来控制。由于切换到探头时，接收电路的输入端没有强制的直流电平，处于悬空状态，及易受到噪声干扰。因此，切换到与探头连结的状态应尽量短。这就要求，在确保能接收到信号前沿的基础上，尽可能缩短接收端与天线连结时间，延长与3.3V电平连结时间。
[0019]本实用新型通过MCU来控制开关的切换，由于MCU也控制GP22的配置，因此在时序上便于控制切换与接收波形的时间差。从与3.3V连接切换到与探头连接的时间点，在脉冲起始发射时间之后，由MCU来控制。MCU可以在发出发射脉冲指令后，经过适当的延时再发出从3.3V连接切换到探头的指令，由于延时在微秒级，可以通过若干个空操作指令来实现。延时要做到切换时间点最接近接收波形的前沿，同时还不能影响接收波形前沿的完整性，确保不影响测量结果。例如，在仪器的测量范围内，收发脉冲在空气中的最短时间间隔为20uS，就要使这20uS内开关尽量与3.3V连接，因此切换时间点应尽量在这20uS的最后。如果MCU机器频率为24MHz，单指令频率为2MHz，则单指令周期为0.5uS，而20uS为40个单指令周期。在发出脉冲发射指令后，MCU执行40个空操作指令，就实现延时20uS。为了确保接收信号的完整性，我们设定在发出脉冲发射指令后执行18个空操作指令，再发出开关切换指令，切换到接收电路输入端与探头连接。GP22 —旦接收到信号，就向MCU发出中断请求，MCU的中断响应子程序再将与探头连接切换到与3.3 V连接。GP22的FIRE UP和FIRE DOWN引脚分别作为脉冲发生器1和脉冲发生器2的控制信号输入。开关的控制波形如图3所示。
[0020]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种超声肺功能仪的控制电路，其特征在于:包括MCU模块、用于核心控制和运算的GP22芯片； 所述MCU模块与GP22芯片进行配置； 所述GP22芯片设有四个引脚，分别为FIRE UP引脚、ST0P1引脚、FIRE DOWN引脚、ST0P2引脚； 所述FIRE UP引脚与脉冲发生电路1连接，经探头1与切换开关K1连接， 所述切换开关K1通过一个隔直电容与放大电路1的输入端连接，经放大电路1后与ST0P1引脚连接； 所述FIRE DOWN引脚与脉冲发生电路2连接，经探头2与切换开关K2连接，所述切换开关K2通过一个隔直电容与放大电路2的输入端连接，经放大电路2后与ST0P2引脚连接；所述MCU模块设有两个10引脚，分别与切换开关Kl、K2的控制端连接，用于控制切换开关K1与探头1和3.3V电平的通断，或K2与探头2和3.3V电平的通断。
【专利摘要】本实用新型涉及医学超声仪器技术领域，具体公开了一种超声肺功能仪的控制电路，包括MCU模块、GP22芯片；所述MCU模块与GP22芯片进行配置；所述GP22芯片设有四个引脚，分别为FIRE？UP引脚、STOP1引脚、FIRE？DOWN引脚、STOP2引脚；所述FIRE？UP引脚与脉冲发生电路1连接，经探头1与切换开关K1连接，所述切换开关K1通过一个隔直电容与放大电路1的输入端连接，经放大电路1后与STOP1引脚连接；所述FIRE？DOWN引脚与脉冲发生电路2连接，经探头2与切换开关K2连接，所述切换开关K2通过一个隔直电容与放大电路2的输入端连接，经放大电路2后与STOP2引脚连接；所述MCU模块设有两个IO引脚，分别与切换开关K1、K2的控制端连接。硬件成本降低，省去了软件编写，缩短了开发周期，减小了上市时间。
【IPC分类】G05B19/042
【公开号】CN205068041
【申请号】CN201520705481
【发明人】尤剑鸣, 杜文扬
【申请人】咸阳康荣信数字超声系统有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年9月14日