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University of Shanghai for Science and Technology University of Shanghai for Science and Technology 第八章 医学仪器嵌入式应用 8.1 嵌入式医学仪器设计概述 嵌入式医学仪器应视为一个数据采集与信息处理系统，其设计应遵循数据采集与信息处理系统的原则，它的技术路线与方案如下所示： 1.安全可靠 医学检测系统中的控制计算机不同于一般的用于科学计算或管理的计算机，它所担当控制重任不允许它发生异常现象。因此，在设计过程中，要把安全可靠放在首位。从上述观点出发首先要选用高性能的控制计算机，其次还常设计后备装置，对于特殊的控制对象还得设计成双机系统。 2.操作维护方便 操作方便表现在操作简单、直观形象、便于掌握，并不强求操作人员要掌握计算机知识才能操作。因而本系统操作显示界面应遵循上述原则进行设计。 3.实时性强 医学检测仪器系统的实时性，表现在对内部和外部事件能及时地响应，并做出相应的处理，不丢失信息，不延误操作。 4. 通用性好 医学仪器中的控制计算机的通用性体现在两方面，一是硬件模板设计采用标准总线结构，配置各种通用的功能模板，以便在扩充功能时，只需增加功能模板就能实现；二是软件模块或控制算法采用标准模块结构，用户使用时不需要二次开发，只需按要求选择各种功能模块，灵活地进行控制系统组态。 结构：群落中所有生物及其个体在空间的配置情况 5. 经济效益高 计算机控制应该带来高的经济效益，系统设计时要考虑性能价格比，要有市场竞争意识。经济效益表现在两个方面，一是系统设计的性能价格比要尽可能的高；二是投入产出比要尽可能的低。 意识：是中枢神经系统对内外环境中的刺激具有的有意义的应答能力。 竞争：生活在某一区域的同种或异种生物，为了争取有限的生存空间、光线、水分和其他营养条件等而产生的对抗性的相互作用。 8.2嵌入式数据采集系统组成 数据采集系统(图8-1)由多路开关、采样/保持器、放大器、A/D转换器、计算机等组成。 数据采集要经过采样和量化两个步骤。采样过程由多路开关、采样/保持器完成(如信号变化很慢，也可以不用采样/保持器)。 多路开关将各路信号轮流切换到输入端。 A/D转换器将采样信号量化，将转换成的数字量输入到计算机中。 放大器、滤波器可根据被测信号的大小、频谱分布及干扰的强弱选用。 转换：指估计总体相关系数p的置信区间时，需要将r转换成z。 转换：指估计总体相关系数p的置信区间时，需要将r转换成z。 传感器 传感器 传感器 多 路 开 关 放 大 器 计 算 机 A / D 转 换 器 采 样 / 保 持 器 图8.1 数据采集系统组成 8.3 嵌入式医学仪器系统软件设计 1 系统软件定义与需求分析 系统软件定义： 系统软件定义的目的是明确系统目标规模和基本要求，确定系统软件实现的基本功能和系统输入及输出。 需求分析： 需求分析的基本任务是软件开发人员与用户一起完全弄清用户对系统的确切要求。目的是确定目标系统的运行环境与性能要求以及系统功能。 2 面向对象系统软件概要设计 通过以上系统基本功能的确定与需求分析后，我们就可以进一步进行程序设计，以确立系统的对象模型、动态模型、功能模型。 环境：是指某一特定生物体或生物群体周围一切事物的总和，包括空间及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的各种因素 对象模型是三个模型中最关键的一个模型，它表示静态的、结构化的系统的“数据”性质。描述了系统的静态结构。建立对象模型首先确定对象、类，然后分析对象的类及其相互关系 对象：是系统中用来描述客观事物的一个实体，是构成系统的一个基本单位，由一组属性和对这组属性进行操作的一组服务构成。 类：是具有相同属性和服务的一组对象的集合。类为属于它的全部对象提供了统一的抽象描述（属性和服务） 结构：群落中所有生物及其个体在空间的配置情况 动态模型 ：描述对象和关系的状态、状态转换的触发事件以及对象的服务(行为）。即描述对象和关系的生成周期。 状态 :对象在其生成周期中的某个特定阶段所具有的行为模式。 事件 ：事件是引起对象状态转换的控制信息。 服务 ：也称为行为，对象在某种状态下所发生的一系列处理操作。 建立动态模型过程：编写脚本（用例） 提取事件 顺序图 状态转换图 功能模型 ：用来说明如何处理数据，数据之间有何依赖关系，并表明系统的有关功能。 建立功能模型过程：确定输入、输出值　　　 画数据（程序）流程图　　　定义服务。