Microcontroller
Sponsored Links
This presentation is the property of its rightful owner.
1 / 70

Microcontroller PowerPoint PPT Presentation


  • 160 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Microcontroller. Fordele ved anvendelse af microcontroller Teori Informationsflow i microcontrolleren Anvendelses muligheder Implementering. Fordel ved anvendelse af microcontroller. Den tænkende enhed så tæt på patienten som muligt Indbygget ADC samt mulighed for descimering af signalet.

Download Presentation

Microcontroller

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Microcontroller

  • Fordele ved anvendelse af microcontroller

  • Teori

  • Informationsflow i microcontrolleren

  • Anvendelses muligheder

  • Implementering


Fordel ved anvendelse af microcontroller

  • Den tænkende enhed så tæt på patienten som muligt

  • Indbygget ADC samt mulighed for descimering af signalet


Teori omkring microcontrolleren

  • CPU´en bygger på en von Neuman arkitektur:


Von Neuman arkitektur

  • CPU´ens bestanddele:

    • Kontrolenhed: hentning af instruktioner

    • Aritmetisk logisk enhed (ALU): udfører simple beregninger

    • Lager: midlertidig lagring af data

    • Reserverede resigtre:

      • Program counter (PC)

      • Instruction register (IR)

  • Datastien i en von Neuman maskine


  • Informationsflow i microcontrolleren


    Informationsflow i microcontrolleren

    • ADC´en består af en multiplexer -> der kan samples fra flere kanaler

    • Har desuden en sample-and-hold funktion -> signalet forbliver kontinuert

    • ADC´en består af en multiplexer -> der kan samples fra flere kanaler


    Anvendelses muligheder

    • Der er utallige muligheder for anvendelse af microcontrolleren

    • Signalbehandling:

      • Differentiering af EKG

      • Pulsberegning

      • Digital filtrering

  • Et eksempel på hvorledes et digitalt filter kan implementeres i microcontrollren


  • EKSEMPEL: Digital filtrering

    • Valg af IIR-filter eller FIR-filter.

    • Designet udføres vha. Matlab

    • Valg af pas- og stopband frekvensgrænser samt max ripple i pas- og stopband

    • Vælg Butterworth, Chebychev type I eller II, elliptisk

    • Ud fra de valgte koefficienter, kan overføringsfunktionen findes


    EKSEMPEL: Digital filtrering

    • Overføringsfunktionen:

    • Differensligningen:


    EKSEMPEL: Digital filtrering

    • Overskueliggørelse via blokdiagram

    • To metoder Direct Form I og II

    • Beregninger kan desuden mindskes ved, at inddele i 2. ordens sektioner i kaskade struktur


    EKSEMPEL: Digital filtrering

    • Stabilitetsforhold kan undersøges via pol/ nulpunktsdiagram

    • Implementering af det

      digitale filter i

      microcontrolleren


    Implementering

    • Primær anvendelse: ADC

    • Konstruktion af processer der står for kommunikationen med PC


    ADC protokol

    • 10 datapunkter fra hver afledning

    void ADC_protokol(unsigned int ADCresult0[])

    {

    int j;

    for(j=0; j<10; j++){

    while ((IFG1 & UTXIFG0)==0);

    TXBUF0 = ADCresult0[j]>>4;

    }

    }

    • Genereres et interrupt hvergang transmitbufferen er tom


    Interrupts

    • Opsætning af timer, UART, ADC, porte standsning af WDT

    • 3 interrupt service rutiner:

    • Timer A

      • Starter konverteringen

  • ADC12

    • Konverteret data flyttes

    • Funktionskald af UART_TX

    • Funktionskald af ADC_protokol


  • Interrupts

    • UART receive

      • Overfører modtaget karakter til array

    int UART_RX(char receive_buffer[])

    {

    int status = 0;

    if(strcmp(receive_buffer, "startMON") == 0){

    TACTL |= MC_1;

    status =1;

    return status;

    }

    }


    Interrupts

    • Værdien af status undersøges, og funktionen kaldes med med tilhørende argument

    void UART_TX(char send_buffer[4])

    {

    int i = 0;

    while(i<4){

    while((IFG1 & UTXIFG0)== 0);

    TXBUF0 = send_buffer[i];

    i++;

    }

    }

    • A/D-konverteringen kan herefter påbegyndes


    GUI

    Labview


    Frontpanel


    Diagram


    Muligheder på PC’en

    • Yderligere konditionering af signal

    • Ressourcekrævende beregninger

    • Data præsentation

    • Kommunikation/styring af ekstern hardware

    • Grafisk brugerinteraktion

    • Datalagring


    Krav til GUI

    Opbygning


    Krav til GUI

    Funktionalitet

    • Kommunikation m. MC

    • Visning

    • Pulsberegning

    • Alarm

    • Patientoprettelse

    • Datalagring/hentning


    Implementering


    Arbejdsstation


    Arbejdsstationen


    Monitorering


    Monitorering


    UART RX

    • 4 bytes modtaget?

    • Send kommando

    • Modtag 3x10 nye pkt.

    • Lav tre lister med 10 pkt.


    Vis EKG

    • Filtrering af valgte afledning


    Pulsberegning

    • Øjeblikspuls/gennemsnitspuls

    • Stabilitet/kontinuitet

    • HRV/pulsudvikling


    Pulsberegning


    Patientinformation


    Filstruktur

    • C:\EKGMonitorering

    • \System:kildekode m.m.

    • \Patienter:patientinfo + data

    • \monitorer:Info om monitorerne


    CPR.Nr.-tester


    Tilføj patient/rettelser

    • Test CPR.Nr

    • Tilføj nye rettelser el.

    • Opret patient

    • Opdater patientlister


    Slet patient

    • Hent patient fra liste

    • Bruger bekræftelse

    • Slet patient


    Alarmering


    Datalagring


    Vis EKG


    Indstillinger


    Reflektion

    • Anvende digital filtrering på MC’en

      • Nemt at implementere og ændre

    • Ændre knækfrekvens

      • 150Hz => 40Hz

    • Ændre pulsberegningsmodulet

      • +1 sek når der intet pulsslag registres


    Perspektivering

    • HRV

      • Anvendelig for læger

      • Nem at implementere i systemet

    • Pacemakerspikes

      • Samplerate ca. 4 kHz

    • Elektronisk patientjournal

      • Standard for patientdata skal kendes


    Konklusion

    • Vise de 3 afledninger

    • Alarmer for asystoli, bradykardi og takykardi

    • Søge i data for sidste døgn

    • Ved vidre arbejde på systemet, vil det kunne anvendes som monitorerings-system på kardiologisk afdeling


    GUI

    Labview


    Frontpanel


    Diagram


    Muligheder på PC’en

    • Yderligere konditionering af signal

    • Ressourcekrævende beregninger

    • Data præsentation

    • Kommunikation/styring af ekstern hardware

    • Grafisk brugerinteraktion

    • Datalagring


    Krav til GUI

    Opbygning


    Krav til GUI

    Funktionalitet

    • Kommunikation m. MC

    • Visning

    • Pulsberegning

    • Alarm

    • Patientoprettelse

    • Datalagring/hentning


    Implementering


    Arbejdsstation


    Arbejdsstationen


    Monitorering


    Monitorering


    UART RX

    • 4 bytes modtaget?

    • Send kommando

    • Modtag 3x10 nye pkt.

    • Lav tre lister med 10 pkt.


    Vis EKG

    • Filtrering af valgte afledning


    Pulsberegning

    • Øjeblikspuls/gennemsnitspuls

    • Stabilitet/kontinuitet

    • HRV/pulsudvikling


    Pulsberegning


    Patientinformation


    Filstruktur

    • C:\EKGMonitorering

    • \System:kildekode m.m.

    • \Patienter:patientinfo + data

    • \monitorer:Info om monitorerne


    CPR.Nr.-tester


    Tilføj patient/rettelser

    • Test CPR.Nr

    • Tilføj nye rettelser el.

    • Opret patient

    • Opdater patientlister


    Slet patient

    • Hent patient fra liste

    • Bruger bekræftelse

    • Slet patient


    Alarmering


    Datalagring


    Vis EKG


    Indstillinger


    Reflektion

    • Anvende digital filtrering på MC’en

      • Nemt at implementere og ændre

    • Ændre knækfrekvens

      • 150Hz => 40Hz

    • Ændre pulsberegningsmodulet

      • +1 sek når der intet pulsslag registres


    Perspektivering

    • HRV

      • Anvendelig for læger

      • Nem at implementere i systemet

    • Pacemakerspikes

      • Samplerate ca. 4 kHz

    • Elektronisk patientjournal

      • Standard for patientdata skal kendes


    Konklusion

    • Vise de 3 afledninger

    • Alarmer for asystoli, bradykardi og takykardi

    • Søge i data for sidste døgn

    • Ved vidre arbejde på systemet, vil det kunne anvendes som monitorerings-system på kardiologisk afdeling


  • Login