专利名称：同步心率测试显示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种心率测试装置，尤其是能实现心率信号实时测量的同 步心率测试显示装置。 技术背景心率是指一分钟内心脏跳动的次数。设心率每分钟"次，则其频率为/ =丄&。60为了测试心率值，心率测试仪电路的一般由传感器电路，信号放大整形电路， 测量电路，显示电路及控制电路组成，其中控制电路的工作方式主要有单片机 软件控制或纯硬件电路控制两种。但在测量时间的控制方面，目前大多数的心 率测试仪一般采用i分钟测量频率的方法，测量时间比较长，不够实用，并且 心率的变化不能够及时得到反映，因此不适合于应用于实时性要求高的场合， 比如急救、老年人监护等紧急情况需要以最快的速度测量出病人的心率，如上海梅山(集团)有限公司申请的"一种心率测试仪"(97247850.7);南京大学宁新 宝、乔勇、陆禹等人申请的"心率变异性测定仪"(95240462.1);樊志伟申请的 "心率监测器"(96217335.5);上海梅山(集团)有限公司周春洪、周泉等人申请 的"一种心率测试仪"(97247850.7)都难以达到实时检测，因此有必要去研究实时性强的心率测试仪。理论上，心率每分钟"次，则其频率为/ =丄&，为了实现实时测量心率，设60法先对心率信号进行100倍频处理，则100倍频后的心率为^。。=1^&，之后设， 60计一个计数电路，对倍频后的心率信号进行计数，当控制计数时间为0.6秒时，则0.6秒内的计数为计数值二l^x0.6二"。该计数值即为所需测定的心率。60实时测试仪使用压电陶瓷片作为脉搏传感器，所取得的微弱电压信号经放大整 形后，得到矩形脉搏信号送入FPGA可编程芯片。可编程芯片作为系统的核心 芯片，在芯片内部设计实时测量所需的电路模块以实现对所采集心率信号的倍 频、测量、心率值异常判断及外围显示电路的控制。 发明内容为了克服一般心率测试仪测量时间过长的问题，本实用新型的目的是提供 一种同步心率测试显示装置，该测量仪不仅能够实时测量心率信号并显示，而且能在心率值异常时通过扬声器电路发出警示乐音信号。为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是同歩心率测试显示装置由传感器电路模块，信号放大整形电路模块，现场可编程门阵列芯片FPGA，显示电路模块，扬声器电路模块，晶振电路模块构成。其中传感器电路模块通过信号通讯线与信号放大整形电路模块、现场可编程门阵列芯片FPGA和显示电路模块依次相连，同时现场可编程门阵列芯片FPGA5还与扬声器电路模块及晶振电路模块相连。所述的现场可编程门阵列芯片FPGA内部电路中，还含有信号倍频电路模块、 计数模块、锁存电路模块、心率异常判断模块、乐音信号产生模块、显示控制 模块、控制电路模块，且信号倍频电路模块依次与计数模块、锁存电路模块、 心率异常判断模块、乐音信号产生模块相连，而控制电路模块又分别与信号倍 频电路模块、计数模块、锁存电路模块、心率异常判断、乐音信号发生模块和 显示控制模块相连。利用本实用新型所述的同步心率测试显示装置，可以实时测量心率值并显 示，在心率值异常时能够及时通过扬声器电路发出警示乐音，特别适用于老年 人的心率测试及夜间监护，而且大部分电路功能集中到FPGA芯片内部实现， 可以减少芯片的数量，縮小系统体积，降低能源消耗，提高系统的性能和可靠性。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 图1是本实用新型的电路结构图。图2是图1中现场可编程门阵列芯片FPGA的内部电路结构图。 图3是本实用新型的一个信号倍频电路图实施例。 图4是软件模块结构框图。图1中1.传感器电路模块，2.信号放大整形电路模块，3.现场可编程门 阵列芯片FPGA， 4.显示电路模块，5.扬声器电路模块，6.晶振电路模块。图2中7.信号倍频电路模块，&计数模块，9.锁存电路模块，10.心率异 常判断模块，11.乐音信号产生模块，12.显示控制模块，13.控制电路模块。
具体实施方式
在图1中，传感器电路模块(1)与信号放大整形电路模块(2)相连，现 场可编程门阵列芯片FPGA (3)分别与显示电路模块(4)，扬声器电路模块(5) 和晶振电路模块(6)相连。在图2中，信号倍频电路模块(7)与计数模块(8)相连，计数模块(8) 与锁存电路模块(9)相连，锁存电路模块(9)与心率异常判断模块(10)相 连，心率异常判断模块(10)与乐音信号发生模块(11)相连，控制电路模块(7)，计数模块(8)，锁存电路模块(9)， 心率异常判断(10)，乐音信号发生模块(11)和显示控制模块(12)相连。在图3中，数字锁相芯片ul(phase一al脚)与IN相连，数字锁相芯片ul(c/" 胜卩)与xorpd脚相连，数字锁相芯片ul(idout脚)与分频器dkin脚相连，分频器 clkout脚与数字锁相芯片ul(phase脚)相连，数字锁相芯片ul(idout脚)与out相 连。系统软件的设计应用EDA设计思想，采用自项向下设计方案，根据系统需 求，先进行总体逻辑设计，建立顶层框图，然后细分各个功能模块，对每一个 具体模块再进一步进行设计。设计过程以VHDL描述语言为主，还可以结合原 理图、状态图进行描述，对设计结果可以针对器件特性进行仿真和综合，最后 下载到FPGA/CPLD实现硬件功能。在图4中，软件模块主要由倍频电路模块(14) 、计数模块(15)、控制电路模块(13)、锁存电路模块(9)、乐音信号发 生模块(11)及显示控制模块(12)构成。软件部分用VHDL语言完成，在完 成各个功能模块设计基础上，将其打包成元件，并在顶层设计文件中用元件例 化语句将它们连接起来。
权利要求1.一种同步心率测试显示装置，其特征是同步心率测试显示装置由传感器电路模块，信号放大整形电路模块，现场可编程门阵列芯片FPGA，显示电路模块，扬声器电路模块，晶振电路模块构成，其中传感器电路模块通过信号通讯线与信号放大整形电路模块、现场可编程门阵列芯片FPGA和显示电路模块依次相连，同时现场可编程门阵列芯片FPGA5还与扬声器电路模块及晶振电路模块相连。
2.根据权利要求l所述的同步心率测试显示装置，其特征是所述的现场可编程门阵列芯片FPGA芯片内部电路中，还含有信号倍频电路模块、计数模块、锁存电路模块、心率异常判断模块、乐音信号产生模块、显示控制模块、控制电路模块，且信号倍频电路模块依次与计数模块、锁存电路模块、心率异常判断模块、乐音信号产生模块相连，而控制电路模块又分别与信号倍频电路模块、计数模块、锁存电路模块、心率异常判断、乐音信号发生模块和显示控制模块相连。
专利摘要一种能够实时测量心率信号并在心率异常时产生警示乐音的同步心率测试显示装置；由传感器电路模块，信号放大整形电路模块，现场可编程门阵列芯片FPGA，显示电路模块，扬声器电路模块，晶振电路模块构成。其中传感器电路模块通过信号通讯线与信号放大整形电路模块、现场可编程门阵列芯片FPGA和显示电路模块依次相连，同时现场可编程门阵列芯片FPGA 5还与扬声器电路模块及晶振电路模块相连。可编程芯片作为系统的核心芯片，在芯片内部设计实时测量所需的电路模块以实现对所采集心率信号的倍频、测量、心率值异常判断及外围显示电路的控制。其优点是测量准确，使用方便省时，不会给被测者带来不舒适感，特别适合儿童和老年人心率的测定。
文档编号H04R3/00GK201409919SQ20092013804
公开日2010年2月24日 申请日期2009年5月6日 优先权日2009年5月6日
发明者孔祥增, 力 许, 连桂仁, 郑子华, 陈家祯 申请人:福建师范大学