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基于熱敏打印機(jī)的心電圖形快速打印方法的研究及應(yīng)用實(shí)例
摘要：介紹了基于熱敏打印機(jī)的心電圖不同打印方式的快速實(shí)現(xiàn)方法，著重探討了一種快速12導(dǎo)同步打印算法，并在應(yīng)用實(shí)例中提出了串行熱敏打印機(jī)的SPI口線模擬的解決方案。關(guān)鍵詞：熱敏打印機(jī) 12導(dǎo)聯(lián)同步打印 SPI口模擬
目前，我國(guó)各醫(yī)院普遍使用的心電圖機(jī)絕大多數(shù)是機(jī)電式的，即通過(guò)電極檢測(cè)心電信號(hào)，放大后直接記錄，存在著打印效率低、噪聲污染嚴(yán)重、心電波形失真等缺點(diǎn)。與之相比，數(shù)字式心電圖機(jī)通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)噪聲抑制和心電參數(shù)的提取，并采用數(shù)字式打印機(jī)輸出心電圖形，可為醫(yī)護(hù)人員提供更完美心電圖和更多診斷信息，必將成為市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，有著更廣闊的應(yīng)用前景。由于數(shù)字心電圖機(jī)通過(guò)ADC采集的數(shù)據(jù)是離散的，要將其在圖紙上還原為原始的心電圖形，除了要將數(shù)據(jù)與圖紙上的離散點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來(lái)，還要根據(jù)信號(hào)變化的趨勢(shì)，在這些點(diǎn)之間連線，使之成為連續(xù)的圖形。將心電數(shù)據(jù)尤其是多導(dǎo)聯(lián)心電數(shù)據(jù)同步、準(zhǔn)確、快速打印出來(lái)是整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)和關(guān)鍵，而高效打印算法對(duì)數(shù)字心電圖機(jī)的開(kāi)發(fā)無(wú)疑是很有意義的。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，打印機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，成為各種智能數(shù)字化儀器儀表的重要數(shù)據(jù)輸出手段。而其中熱敏打印機(jī)憑其體積小、重量輕、可靠性高、打印字符清晰、無(wú)噪聲、走紙均勻等獨(dú)特能而越來(lái)越受到青睞，更是成為小型醫(yī)療儀器如心電圖機(jī)的首先。
下面以筆者課題組開(kāi)發(fā)的12導(dǎo)同步心電圖機(jī)為例，介紹以普通52單片機(jī)為主控芯片應(yīng)用串行熱敏打印機(jī)實(shí)現(xiàn)多種方式的心電圖形打印，并重點(diǎn)描述了12導(dǎo)聯(lián)同步打印方式的程序?qū)崿F(xiàn)方案。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)配置了一個(gè)內(nèi)置式數(shù)字打印機(jī)，它主要由熱敏打印頭（W216-QS）和步進(jìn)電機(jī)組成。W126-QS點(diǎn)陣式熱敏打印頭打印數(shù)據(jù)采用串行輸入，其內(nèi)部不僅包含有由C-MOS集成芯片構(gòu)成的1728位移位寄存器，還包含借助高密度厚膜工藝制成的加熱元件。這些加熱元件通過(guò)鎖存和切換晶體管驅(qū)動(dòng)，可在熱敏打印紙上產(chǎn)生1728個(gè)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的打印寬度為216mm，分辨率為8dot/mm。熱敏打印頭所需的打印數(shù)據(jù)為串行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸遵循SPI口的通信協(xié)議。系統(tǒng)采用了口線模擬SPI的工作方式與打印頭通信，電路如圖1所示。
考慮到52單片機(jī)內(nèi)部令有256字節(jié)的內(nèi)部RAM，系統(tǒng)還外擴(kuò)1片HM628128存儲(chǔ)12導(dǎo)心電數(shù)據(jù)和中間轉(zhuǎn)換結(jié)果。
2 系統(tǒng)軟件編寫(xiě)
數(shù)字打印實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：①如何將心電數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成打印數(shù)據(jù)；②如果將數(shù)據(jù)輸出到數(shù)字打印機(jī)。通常采用的方法是轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)同時(shí)將其輸出到打印機(jī)打印。這樣節(jié)省了存儲(chǔ)器空間；缺點(diǎn)是程序?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜，通用性差（不同打印方式的數(shù)據(jù)輸出程序不同），系統(tǒng)功能不易擴(kuò)展，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和輸出都要考慮打印點(diǎn)位置，并且每輸出一點(diǎn)的數(shù)據(jù)都要調(diào)用一次程序，加大了系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。系統(tǒng)軟件中沒(méi)有采有這種方式，而是在內(nèi)存中開(kāi)辟216字節(jié)打印緩沖區(qū)，將熱敏打印頭1728個(gè)點(diǎn)與216×8位數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，每次將要打印的一線數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)換完再輸出。這樣只需在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)考慮打印位置和方式，輸出程序只需將216字節(jié)的數(shù)據(jù)按位輸出即可，并且每打印一線數(shù)據(jù)只需調(diào)用一次輸出子程序，字節(jié)了系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。缺點(diǎn)是占用系統(tǒng)資源，這一點(diǎn)在12導(dǎo)同步打印表現(xiàn)得尤為明顯。
系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)三
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