内嵌微处理器核SSI型心脏起搏器的设计与仿真.pdf

内嵌微处理器核的SSI型心脏起搏器的设计与it真 论 文 摘 要 自1952年首次成功使用心脏起搏技术至今已经有五十多年的历史。在这五 十多年里，心脏起搏技术得到了很大的发展。国际上，随着密封技术、能源技术、 电子技术的发展，起搏器的设计已经出现过多次飞跃。而我国的起搏器研制工作 虽然起步较早 (上个世纪60年代)，但是后来，由于缺少资金投入和相关的技术 能力，使我国现有的起搏器设计生产能力落后于国外发达国家。但是从上个世纪 九十年代以来，国家加大了对ASIC的科研及生产领域的扶持，我国的集成电路 产业有了长足的发展，同时为起搏器中核心的电子电路开发创造了发展条件，使 我们看到实现心脏起搏器的设计与生产与国际接轨的可能性。 本文提出了一种利用复旦大学已经开发出来的、具有自主知识产权的微处理 器内核作为起搏器的控制核心来设计 SSI型心脏起搏器专用集成电路的设计方 案。比起传统的应用数字逻辑电路设计的SSI型心脏起搏器来说，这种方案的优 点就是可以利用微处理器的程序控制功能完成比较复杂的控制逻辑，从而增强起 搏器的功能。为了争取时间及积累数据，我们先利用结构功能相似的PIC单片机 PIC16`184进行SSI型心脏起搏器功能的设计和模拟。 本文详细描述了利用PICI6P84单片机结合外围电路如何实现SSl型心脏起 搏器的各种功能:感知自身心律的功能，按时发放起搏脉冲的功能，强千扰模式 转换的功能，电池电压测量的功能，还有程控与遥测的功能。另外，作者在文章 内对脉冲发放电路和电池电压测量电路提出了自己的设计方案，并用分立元件进 行了仿真。为了实现程控与遥测的功能，文中还设计了应用于该起搏器的通讯协 议，并定义了通讯编码方式和指令集，这些都是利用单片机的软件完成的。最后， 本文对基于分立元件实现的SSI型心脏起搏器进行了各项功能的验证，并粗略估 算了使用微处理器内核的SSI型心脏起搏器的功耗。结果表明，利用本文提出的 内嵌微处理器核的 SSI型心脏起搏器的设计方案应该是能够达到功能和功耗方 面的要求的。所以，本文在心脏起搏器的国产化、同国际心脏起搏器的设计相接 轨方面取得了阶段性的成果。 关键词:SSI型心脏起搏器 微处理器 PIC单片机 内嵌微处理器核的SSI型心脏起搏器的设计与访真 Abstract Ithasbeenmorethan50yearssincethefirstcardiacpacemakerwasused successfullyin1952intheworld.Duringthepast50years,withdevelopmentsof technologiesinairproof,energyandelectronics,thedesignofcardiacpacemakers advancedinsomedevelopedcountries.InChina,pacemakerdesignhasbeendropped behindbecauseoflesscapitalinvolvedandslowtechnologydevelopment.Butsince 1990s,ChinahasstrengthenedgovernmentsupportinASICfield.Greatprogressed haveachievedinintegratecircuit,sowecanforeseeournationalcardiacpacemakers designandmanufacturewillkeepstepsofthemoderncountriessoon. ThisarticlebringsforwardadesignmethodofSSIcardiacpacemaker.This methodusesmicroprocessorasthecentralcontrolunitofapacemaker.Thismethod greatlyenhancescapabilitiesofthepacemaker.TheIPownedmicroprocessorcorehas beenachievedinFudanUniversity,soitcanbeusedinourdesignforpacemakers. Butitneedsmuchcapitalandtimetofinishsuchdesign.Soasthefirsts