单片机与单片机与DSP中的基于中的基于DSP的无创性食管静脉曲张测压系统的无创性食管静脉曲张测压系统
摘要：介绍了一种基于DSP芯片TMS320F2407的无创性食管静脉曲张测压系统。它具有高精度的静脉曲张压力
检测能力和高性能的数字信号采集与处理能力，并通过RS232标准串行总线实现DSP与PC机之间的高速数据通
讯。经临床应用表明，该系统能准确测定食管曲张静脉内压，在临床评估食管曲张静脉出血危险程度方面具有
良好的应用价值。 关键词：食管静脉曲张 数字信号处理器 串行通信接口 TMS320F2407食管曲张静脉破裂出血
是肝硬化门脉高压症患者最凶险的并发症，大约三分之一的患者最终将发生出血[1～2]。如果能确定出这三分之
一的出血患者，尽早进行预防性治疗，就能减少医疗花费和治疗本身带来的危险。
摘要：摘要：介绍了一种基于DSP芯片TMS320F2407的无创性食管静脉曲张测压系统。它具有高精度的静脉曲张压力检测能力和高
性能的数字信号采集与处理能力，并通过RS232标准串行总线实现DSP与PC机之间的高速数据通讯。经临床应用表明，该系
统能准确测定食管曲张静脉内压，在临床评估食管曲张静脉出血危险程度方面具有良好的应用价值。
关键词：关键词：食管静脉曲张 数字信号处理器 串行通信接口 TMS320F2407
食管曲张静脉破裂出血是肝硬化门脉高压症患者最凶险的并发症，大约三分之一的患者最终将发生出血[1～2]。如果能确
定出这三分之一的出血患者，尽早进行预防性治疗，就能减少医疗花费和治疗本身带来的危险。食管曲张静脉压力被认为是预
测食管曲张静脉破裂出血的最主要的参考指标[3]。
控制与检测系统是整个系统的核心，决定了无创性食管静脉曲张测压系统的主要性能和指标。目前，随着高速数字信号处
理器的发展成熟与广泛应用，提供高性能的数字化控制系统成为可能[6]。
1 系统结构系统结构
无创性食管静脉曲张测压系统的主要部分有：
(1)气流发生、调整及气压检测部分；
(2)下位机部分：主要对气敏传感器采样所得到的信号进行调理、模／数转换、计算，并根据计算结果发出相应的PWM波
到电机驱动芯片，控制泵气速度以得到所需的气压；同时将各项相关数据传至上位机并接收上位机发出的各种控制信号；
(3)上位机软件部分：该部分通过相关算法对采集的数据进行处理与修正，并根据处理结果对下位机控制器的相关参数或
运行状态进行调整，同时实现实时监测和数据的图形化显示。
系统结构框图如图1所示。
图图2
2 系统硬件设计系统硬件设计
气路部分结构如图2所示。紧贴于被测血管壁上的气敏探头受到静脉血管对它的压力，导致气路部分的气压变化。在这里
选用霍尼韦尔40PC系列气压传感器来检测这种气压变化。40PC系列气压传感器利用独创的单硅片设计，把所有温度补偿、输
出零点／满量程校正、放大等功能集中在一块硅片中。该传感器工作电压为5V，输出电压变化幅度为4V，从0．5到4．5V。
室温下精度达到了0．2％。
气压传感器将气压值转变为0．5～4．5V之间的电信号之后，由DSP芯片TMS320F2407实现对气压信号的实时采集和对
电机的控制。该芯片有双路10位的模拟／数字转换模块，可以实现高精度的采样。对采集的数据通过相关算法进行处理与修
正，并根据计算结果由事件管理器发出PWM波控制功率器件的通断，以控制电机的转速[5]，从而实现对整个气路部分气压的
闭环控制与调整[4][6]。同时，应用该芯片的串行通信接口(SCI)将采集处理后的数据通过RS232串行总线传递给上位机[4～
5]，并以图形化方式实时显示静脉血压的变化曲线。DSP芯片还可以随时接收上位机发送的调整信号，对相关参数或运行状态
进行在线调整。
直流电机的调速方法有调压调速、电枢串电阻调速和弱磁调速等，在额定转速(称为基速)以下采用调压或串电阻调速，在基速
以上采用弱磁调速。根据控制的特点，采用了脉冲宽度调制(PWM)的调速方法。PWM公式如下：
Uav=(ton/T)Us=αUs (1)
式中，ton——开关每次接通时间；
T——开关通断的工作周期；
α——占空比。
由式(1)可见，改变脉冲的占空比，电机两端电压的平均值也随之改变，因而电动机转速也得到了控制。
近年来，随着微电子技术和电力电子技术的发展，直流电机控制领域出现了智能化功率集成电路(SmartPower IC)，由这类芯
片可灵活地构成小型化、高可靠运行的PWM伺服系统。例如双H桥功率集成电路LMDl8200就是比较典型的一款芯片。图3是
使用功率集成电路LMDl8200构建的电机控制系统示意图。
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