【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 個(gè)異步串口和一個(gè) I2C接口。其中 CPU自帶兩個(gè)串口，一個(gè)連接心電 /呼吸 /體溫板，另一個(gè)連接血氧板。 U8 有 3 個(gè)串口，分別與按鍵板、無創(chuàng)血壓模塊和記錄儀模塊 連接，實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)通訊 ，串口工作的波特率來自 CPU工作時(shí)鐘。 I2C接口在板上將 U U6 連接到 CPU的 MBus總線上，同時(shí)還通過插座 P12 連接到電源板。 U5 提供系統(tǒng)的實(shí)時(shí)鐘。 便攜式多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀維修手冊(cè)（ ） 15 整機(jī)概述 U6 是 E2PROM 器件，存儲(chǔ)用戶設(shè)置的各種參數(shù)。 CPU通過 MBus總線接口監(jiān)控電源板的 工作狀態(tài)，并向外送出系統(tǒng)的模擬輸出信號(hào)。主控板上 CPU直接控制一個(gè)蜂鳴器，用于對(duì)系 統(tǒng)致命故障的聲音報(bào) 警。主控板的電源通過 P11 與電源板連接，電源包括 5V主電源、 12V 模塊工作電源和一路備用電池電源。 FPGA的 U11 產(chǎn)生。 12V 模塊工作電源和串口信號(hào)合并后連接到各參數(shù)模塊。備用電池電源在關(guān)機(jī)狀態(tài)維持實(shí)時(shí)鐘 U5 不掉電。 主控板裝在機(jī)內(nèi)支架組件靠近顯示屏一側(cè)，測(cè)試維修時(shí)可拆下該支架。 心電 /呼吸 /體溫板 心電 /呼吸 /體溫板包括五個(gè)部分，分別是心電放大電路、呼吸電路、體溫電路、控制與 數(shù)據(jù) 采集電 路和隔離電源與隔離光耦電路，其中心電放大電路又分為三個(gè)單元，分別是心電 前置放大級(jí)、心電主放通道一和心電主放通道二。其原理框圖如下： 導(dǎo)聯(lián)輸入 心電主放通道一 心電主放通道二 呼吸電路 心 電 前 置 放 大 級(jí) 控制與數(shù)據(jù) 采集電路 電源 串口 隔 離 電 源 與 隔 離 光 耦 電 路 體溫電路 圖 15 心電板原理框圖 心電前置放大級(jí)包括信號(hào)緩沖電路、導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)電路。來自人體的心電信號(hào)經(jīng)信號(hào)緩 沖電路（ U U2）的緩沖，一路去導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)電路進(jìn)行導(dǎo)聯(lián)脫落判斷，一路送入心電主 放通道一（ U10U20）和心電主放通道二（ U21U31），在單片機(jī)控制下放大、濾波后得到兩 通道心電信號(hào)，心電主放通道一中還包括起搏脈沖檢測(cè)電路，檢測(cè)心電信號(hào)中疊加 的起搏脈 沖信號(hào)。來自人體的胸阻抗變化信號(hào)經(jīng)呼吸電路前級(jí)（ U3 TRANS1）調(diào)制，送入后級(jí)解 調(diào)、放大、濾波，得到呼吸波信號(hào)。體溫電路可以對(duì)體溫探頭輸入的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波， 輸出與溫度對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)。電路由采樣切換（ U52 等）、恒流源（ Q U44A 等）、信號(hào)放 大（ U43A）、濾波（ U43B 等）及探頭檢測(cè)（ U44B 等）幾部分組成；電路中還設(shè)計(jì)了自校 準(zhǔn)功能，通過控制 U52 實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電阻（ R3A//R3B）的測(cè)量與校準(zhǔn)。控制與數(shù)據(jù)采集電路 主要包括 A/D 轉(zhuǎn)換器（ U37）和單片機(jī)（ U35）。 A/D 芯片采用 MAXIM 公司的 MAX191， 實(shí)現(xiàn)兩通道心電信號(hào)、呼吸波信號(hào)以及體溫信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換；單片機(jī)采用 ATMEL 的 89C52， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、心電電路控制（包括導(dǎo)聯(lián)切換、增益選擇、濾波選擇、導(dǎo)聯(lián)脫落狀態(tài)讀取等） 、 16 便攜式多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀維修手冊(cè)（ ） 測(cè)試點(diǎn) 序號(hào) 測(cè)試點(diǎn)信號(hào)說明 TP1 心電主放通道一的輸出心電波信號(hào) TP2 心電主放通道二的輸出心電波信號(hào) TP3 起搏脈沖檢出電路輸出信號(hào) TP4 呼吸電路輸出的呼吸波信號(hào) TP5 模擬 +5V 電源， +5V177。5% TP6 模擬 5V 電源， 5V177。5% TP7 VDD 電源， +5V177。1% 整機(jī)概述 體溫電路控制（探頭類型選擇、探頭通道選擇），并實(shí)現(xiàn)與主系統(tǒng)的通訊，接收控制命令以 及上傳波形數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息；隔離電源和隔離光耦電路把主系統(tǒng)引入的177。 12V 電源經(jīng) DC/DC 轉(zhuǎn)換為心電 /呼吸 /體溫板所需的177。 12V、模擬177。 5V、數(shù)字 +5V（ VCC）、高精度 +5V（ VDD） 四組電源，并實(shí)現(xiàn)電氣隔離，隔離電源與隔離光耦電路部分還包括光耦（ U0 U02），連接 主系統(tǒng)與心電 /呼吸 /體溫板的串口，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的隔離傳輸。 此外，心電 /呼吸 /體溫板還有三個(gè)接口，其中 P1 為心電傳感器接口，用于連接心電電 纜引入線； P3 為體溫探頭接口，用于連接體溫探頭引入線； P01 為主控板接口，包括與主 控板互連的串口和由主控板引入的輸入電源。 心電 /呼吸 /體溫板上設(shè)置了供調(diào)試、測(cè)試用的測(cè)試點(diǎn)包括以下一些： 在維修時(shí)通常還會(huì)用到的測(cè)試點(diǎn)包括晶振輸出（ Y01）、 12 V 電源輸入（ P01PIN4）、 數(shù)字 +5V（ VCC）電源（ U05PIN14）、串口發(fā)送（ P01PIN1）、串口接收（ P01PIN2）。 血氧板 509B 血氧板包含 CPU/存儲(chǔ)器、光電驅(qū)動(dòng)、 A/D 轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理電路和電源電路等部分， 硬件框圖如下圖所示。血氧板的 CPU/存儲(chǔ)器部分完成血氧板內(nèi)部電路控制和與主控板之間 的串口通訊， CPU 采用 Zilog 的 Z80180 芯片 (U9)，工作時(shí)鐘 ，程序存儲(chǔ)器采用 32K 的 27C256(U10)，存儲(chǔ)固化程序， SRAM 采用 8K 的 6264(U11)用于數(shù)據(jù)暫存。另外通 訊串口還帶有兩路隔離光耦。光驅(qū)動(dòng)電路在單片機(jī)的控制下產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流，用于驅(qū)動(dòng)血氧傳 感器中的發(fā)光二極管。由傳感器產(chǎn)生的光電信號(hào)，經(jīng)差分放大電路放大、程控增益電路放大， 而后經(jīng)過偏置放大電路將交流部分放大得到采樣信號(hào)，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)， 送給 Z80180 CPU， ADC 采用 MAX191（ U14）。偏置電路的偏置電壓和驅(qū)動(dòng)電路的輸入由 單片機(jī)控制 DAC MAX5102A（ U15）來實(shí)現(xiàn)。電源電路為血氧板提供模擬177。 5V 和數(shù)字 +5V 兩組電源。血氧板與外部的接口共有二個(gè)，其中 P1 為血氧傳感器連接口， P2 為電源及通訊 接口。 血氧板提供的主要測(cè)試點(diǎn)說明如下：測(cè)試點(diǎn) T1 為 Tout 信號(hào)，用來控制模擬開關(guān)使差分 放大電路檢測(cè)信號(hào) VDET 輸入 ADC，信號(hào)頻率應(yīng)為 120Hz， T2 為 ADC 采樣輸入信號(hào)，由 便攜式多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀維修手冊(cè)（ ） 17 整機(jī)概述 8 路采樣信號(hào)組成，包括 4 路背景光信號(hào)，兩路 VDET 信號(hào)，一路紅光信號(hào)和一路紅外光 信號(hào)。 T3 為電源地。 透射光接收 受測(cè)部位 紅光和紅外光驅(qū) 動(dòng)電路 程控增益 偏置電路 A/D采樣 差分放大電路 隔離串口通訊及 電源 CPU及外周電路 圖 16 血氧 板原理框圖 無創(chuàng)血壓模塊 壓 力 傳 感 器 差 分 放 大 數(shù) 據(jù) 采 集 脈 搏 放 大 壓 力 傳 感 器 差 分 放 大 微處理器 比 較 器 袖帶 串口 袖帶壓與脈搏波檢測(cè) 手臂與 袖帶壓保護(hù)檢測(cè) 氣泵與氣閥 圖 17 電原理框圖 無創(chuàng)血壓模塊為 630A 或 630B 泵，它由電路板、一個(gè)充氣馬達(dá)和兩個(gè)放氣閥組成，電 原理框圖如下圖所示。其中模擬電路分為袖帶壓、脈搏波檢測(cè)和袖帶壓過壓保護(hù)電路，數(shù)字 電路是由 Z80180 及其外圍器件構(gòu)成控制組件， U14 壓力傳感器將當(dāng)前氣路的壓力值轉(zhuǎn)換成 電壓信號(hào)，再由運(yùn)放 U12 和 U13 組成的放大電路放大后，分成壓力信號(hào)和壓力振蕩信號(hào)送 到 A/D 芯片 U4(LT1293)。 U4 是 6 通道 12 位的串行 A/D。電位器 R1 用來校準(zhǔn)壓力值。 PS1 是保護(hù)用壓力傳感器，它和運(yùn)放 U9 一起組成放大比較電路。當(dāng)氣路的壓力值超過預(yù)設(shè)比較 值時(shí)，它將通過看門狗 U7 復(fù)位整個(gè)系統(tǒng)，迫使放氣閥打開放氣。保護(hù)壓力預(yù)設(shè)值由電位器 18 便攜式多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀維修手冊(cè)（ ） 模擬 開關(guān) 探頭 校零參數(shù) 校增益參數(shù) 整機(jī)概述 R2 調(diào)節(jié)。 電路板的核心器件為 Z80180(U1)，它通過串行口與主控板 CPU 通訊，按主 CPU 的命 令完成測(cè)量血壓等功能，并把測(cè)量結(jié)果和工作狀態(tài)傳遞給主控 CPU 供顯示。單片機(jī)通過周 邊電路 (U U U11)控制馬達(dá)的啟動(dòng)和放氣閥的開關(guān)，并通過 A/D 芯片 U4 監(jiān)控壓力放 大電路和馬達(dá)運(yùn)行電路是否正常工作。 U2 為程序存儲(chǔ)器， U3 為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， U5 為 精 密基準(zhǔn)源。 血壓模塊通過一根 6 芯信號(hào)線與轉(zhuǎn)接板相連。其中兩根為連通的信號(hào)地，兩根為串口 通 訊信號(hào)線 (TX 和 RX)，通過轉(zhuǎn)接板連到主控板。剩下兩根為兩路＋ 12V 電源線。一路電源通 過電路板上的集成穩(wěn)壓器 LM2940(U6)產(chǎn)生＋ 5V 電源，作為整個(gè)系統(tǒng)的工作電源，另一路 電源供給充氣馬達(dá)和放氣閥。 CO/IBP 模塊 恒流源 線性放 大電路 低通 濾波 ADuC812 模擬 開關(guān) 探頭 自檢參數(shù) 線性放 大電路 低通 濾波 隔離 DC/DC 隔離串口線 TI、 TB 通道 IBP 通道 圖 18CO/IBP 模塊電路原理框圖 CO/IBP 模塊主要包括以下幾個(gè)部分： TI 通道、 TB 通道、 IBP1 通道、 IBP2 通道、單片 機(jī)和電源。 TI 通道電路的工作原理為：探頭激勵(lì)采用 U2B 和 Q1 產(chǎn)生的恒流源，用模擬開 關(guān) U1 切換傳感器、標(biāo)準(zhǔn)電阻和零輸入，然后通過由 U2A 和 U3 組成的放大濾波電路，送入 AduC812 內(nèi)部帶的 12 位 AD 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理。系統(tǒng)在開機(jī)后先對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電阻和零輸入做一 次采樣 ，作為對(duì)采樣值的修正參數(shù)。 TB 通道的工作原理與 TI 完全一樣。 IBP1 通道的工作 原理為：電路傳感器激勵(lì)用 U9 產(chǎn)生的 +5V（精度為 1％），用模擬開關(guān) U11 切換傳感器信號(hào)、 ＋ 信號(hào)和零輸入，然后通過由 U12 和 U13 組成的放大濾波電路，送入 AduC812 內(nèi)部 帶的 12 位 A/D 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理。＋ 信號(hào)是用來檢測(cè)整個(gè) IBP1 通道的電路是否工 作正常。 IBP2 通道的工作原理與 IBP1 通道完全一樣。單片機(jī)為 ADI 公司的 ADuC812。其資 便攜式多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀維修手冊(cè)（ ） 19 整機(jī)概述 源包括 8 路 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器， 2 路 12 位 D/A 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換速度為 ，精度為 +1LSB， 外部時(shí)鐘最大為 16MHZ， 3 個(gè)定時(shí)器， 9 個(gè)中斷源。 8K 的程序在線 FLASH， 640 個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) EEPROM， 256 個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) RAM， 64K 的程序地址空間。電源部分的 DC/DC 采用 ECG/RESP/TEMP 模塊完全相同的電路。電路板上由于空間不夠，沒有放太多的測(cè)試點(diǎn)，只有在 AduC812 的 1 － 4 腳即 A/D 的輸入端有 4 個(gè)測(cè)試點(diǎn)，分別為 TB、 TI、 IBP1 和 IBP2 信號(hào)。 體溫板 體溫電路可以對(duì)體溫探頭輸入的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波，輸出到心電 /呼吸板的 A/D 采樣 電路。電路由采樣切換（ U4 等）、恒流源（ Q U2AR R6 組成）、信號(hào)放大（ U1A）、濾 波（ U1B 等）及探頭檢測(cè)（ U3A 等）幾部分組成。電路輸出信號(hào)具有鉗位保護(hù)，以確保輸 出電壓不大于 VCC。電路中還設(shè)計(jì)了自校準(zhǔn)功能，通過控制 U4 實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電阻（ R3A//R4B） 的測(cè)量與校準(zhǔn)。 體溫信號(hào)通過電路板兩端的插針?biāo)偷叫碾?/呼吸板，由心電 /呼吸板上的單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行 采樣，將結(jié)果送給主控板 CPU。 按鍵板 圖 19 按鍵板原理框圖 按鍵板原理： 按鍵板 具有按鍵輸入（ S1S5）、旋鈕輸入（連接 J1）、聲音輸出（ U4 等）、報(bào)警燈輸出、 TFT 背光電源輸出（ P P5）以及電源指示（連接 J4）等功能。其中前四種功能由單片機(jī) （ U1）配合輔助電路實(shí)現(xiàn)。音量控制由 U3 完成，報(bào)警聲音合成由 Q R R E2 等完 成。 按鍵和旋鈕輸入由單片機(jī)確認(rèn)以后，通過