基于MSP430心肺听诊技能训练系统设计方案

基于MSP430心肺听诊技能训练系统针对现代医学模拟教学的发展，改变过去用射频和特制听诊器来模仿心肺听诊过程，在操作上更逼真临床真实环境。以低功耗的MSP430为核心，并在模型人上安装27个专用设备来模拟人体的共118种心肺听诊的疾病声音。另外还可以用遥控器设置模型人的疾病类型，通过听诊器来识别模型人位置点发出的声音来辨别疾病。再现临床医学的工作场景，为学习者提供一个无风险的学习临床知识和技能的条件与环境。此外还添加了上位机教学系统，上住机根据收到的位置信号来控制上位机软件界面的显示，可以显示听诊的位置、声音特点、与呼吸的关系以及声音的波形信息，还可以外接扬声器放大播放所听到的心肺声音，达到医学教学的目的。

1 系统结构组成

从结构方面看，该系统可以分成模型人和遥控器两部分。模型人主要有内部无线接收装置和控制装置以及人体表面的专用装置。遥控器上有液晶显示屏、键盘以及相关说明。考核者可以很方便地向模型人内部的无线接收装置发出指令信号，无线接收装置以收到的指令来确定是什么疾病类型，从而控制模型人身上各位置点应该发出什么声音，当听诊器接触到模型人身上相应的位置点时，相应的装置会给控制单元一个位置信号，然后控制单元将这个信号通过多路模拟开关控制相应的喇叭闭合发出所在点的心肺听诊音，被考核者通过听诊器将此声音传到人耳朵里，这就完整模拟了一次真实的听诊过程。被考核者通过听诊器的探头触诊模型人的不同体位，并通过听诊器来听诊不同位置的各种病理特征，由此来判断是否为某种疾病，从而达到教学和培训的目的。

2 系统的功能组成

从功能方面，该系统又可分为语音播放单元、多路模拟开关、位置识别开关、无线通信单元和电源及低功耗设计单元六个部分。其中模型人内部系统框图如图1所示。

遥控器的系统框图如图2所示。

2.1 主控制器芯片的选择

主控制器是整个系统的核心部分，主控制器芯片的选择关系到整个系统功能的实现与否。本系统要实现语音播放、无线收发、多路模拟开关、电源低功耗、上位机教学等功能，所以就要求该芯片具有较高的运算速度，较大的RAM和FLASH空间，具有可扩展的IO口(比如I2C，SPI等)兼容一些外部芯片(如带有SPI的FLASH存储器或者一些其他芯片)，并且功耗较低，调试方便等。综合上述因素，主控制芯片用美国德克萨斯(TI)公司生产的MSP430，因为该系统是便携式心肺听诊系统，采用电池供电的方式，所以要求必须超低功耗，这样才能满足医学教学的要求，而该芯片最大的特点就是低功耗，电压准备工作模式是3.3 V，正常工作时电流在几毫安，完全满足系统要求。该芯片具有如下性能：

低电压范围：1.8～3.6 V;

超低功耗：标准模式1.3 mA，RAM保持关闭时为0.1 mA;

低电流：7 mA在32 kHz，2.2 V，250 mA在1 MHz，2.2 V;

5种节点模式和6 ms内从等待模式唤醒;

16位RISC指令结构和125 ns指令周期;

12位A/D转换和内部参考电压、采样保持、自动扫描特性;

16位定时器并带有映射寄存器的7路捕获、比较寄存器，定时器B;16位定时器并带有3路捕获/比较寄存器，定时器A;片内比较器;

串行在线编程，无须外部编程电压，安全熔丝保护程序代码;

内含60 KB闪存，2 KB随机存储器。