Microcontroller ► Fordele ved anvendelse af microcontroller ► Teori ► Informationsflow i microcontrolleren ► Anvendelses muligheder ► Implementering.

Præsentationer af emnet: "Microcontroller ► Fordele ved anvendelse af microcontroller ► Teori ► Informationsflow i microcontrolleren ► Anvendelses muligheder ► Implementering."— Præsentationens transcript:

1 Microcontroller ► Fordele ved anvendelse af microcontroller ► Teori ► Informationsflow i microcontrolleren ► Anvendelses muligheder ► Implementering

2 Fordel ved anvendelse af microcontroller ► Den tænkende enhed så tæt på patienten som muligt ► Indbygget ADC samt mulighed for descimering af signalet

3 Teori omkring microcontrolleren ► CPU´en bygger på en von Neuman arkitektur:

4 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

5 Informationsflow i microcontrolleren

6 ► 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

7 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

8 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

9 EKSEMPEL: Digital filtrering ► Overføringsfunktionen: ► Differensligningen:

10 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

11 EKSEMPEL: Digital filtrering ► Stabilitetsforhold kan undersøges via pol/ nulpunktsdiagram ► Implementering af det digitale filter i digitale filter i microcontrolleren microcontrolleren

12 Implementering ► Primær anvendelse: ADC ► Konstruktion af processer der står for kommunikationen med PC

13 ADC protokol ► 10 datapunkter fra hver afledning ► Genereres et interrupt hvergang transmitbufferen er tom void ADC_protokol(unsigned int ADCresult0[]) { int j; for(j=0; j<10; j++){ while ((IFG1 & UTXIFG0)==0); TXBUF0 = ADCresult0[j]>>4; }

14 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

15 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; }

16 Interrupts ► Værdien af status undersøges, og funktionen kaldes med med tilhørende argument ► A/D-konverteringen kan herefter påbegyndes void UART_TX(char send_buffer[4]) { int i = 0; while(i<4){ while((IFG1 & UTXIFG0)== 0); TXBUF0 = send_buffer[i]; i++; }

17 GUI Labview

18 Frontpanel

19 Diagram

20 Muligheder på PC’en ► Yderligere konditionering af signal ► Ressourcekrævende beregninger ► Data præsentation ► Kommunikation/styring af ekstern hardware ► Grafisk brugerinteraktion ► Datalagring

21 Krav til GUI Opbygning

22 Krav til GUI Funktionalitet Kommunikation m. MC Visning Pulsberegning Alarm Patientoprettelse Datalagring/hentning

23 Implementering

24 Arbejdsstation

25 Arbejdsstationen

26 Monitorering

27 Monitorering

28 UART RX 4 bytes modtaget? Send kommando Modtag 3x10 nye pkt. Lav tre lister med 10 pkt.

29 Vis EKG Filtrering af valgte afledning

30 Pulsberegning ► Øjeblikspuls/gennemsnitspuls ► Stabilitet/kontinuitet ► HRV/pulsudvikling

31 Pulsberegning

32 Patientinformation

33 Filstruktur ► C:\EKGMonitorering ► \System:kildekode m.m. ► \Patienter:patientinfo + data ► \monitorer:Info om monitorerne

34 CPR.Nr.-tester

35 Tilføj patient/rettelser Test CPR.Nr Tilføj nye rettelser el. Opret patient Opdater patientlister

36 Slet patient Hent patient fra liste Bruger bekræftelse Slet patient

37 Alarmering

38 Datalagring

39 Vis EKG

40 Indstillinger

41 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

42 Perspektivering ► HRV  Anvendelig for læger  Nem at implementere i systemet ► Pacemakerspikes  Samplerate ca. 4 kHz ► Elektronisk patientjournal  Standard for patientdata skal kendes

43 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

44 GUI Labview

45 Frontpanel

46 Diagram

47 Muligheder på PC’en ► Yderligere konditionering af signal ► Ressourcekrævende beregninger ► Data præsentation ► Kommunikation/styring af ekstern hardware ► Grafisk brugerinteraktion ► Datalagring

48 Krav til GUI Opbygning

49 Krav til GUI Funktionalitet Kommunikation m. MC Visning Pulsberegning Alarm Patientoprettelse Datalagring/hentning

50 Implementering

51 Arbejdsstation

52 Arbejdsstationen

53 Monitorering

54 Monitorering

55 UART RX 4 bytes modtaget? Send kommando Modtag 3x10 nye pkt. Lav tre lister med 10 pkt.

56 Vis EKG Filtrering af valgte afledning

57 Pulsberegning ► Øjeblikspuls/gennemsnitspuls ► Stabilitet/kontinuitet ► HRV/pulsudvikling

58 Pulsberegning

59 Patientinformation

60 Filstruktur ► C:\EKGMonitorering ► \System:kildekode m.m. ► \Patienter:patientinfo + data ► \monitorer:Info om monitorerne

61 CPR.Nr.-tester

62 Tilføj patient/rettelser Test CPR.Nr Tilføj nye rettelser el. Opret patient Opdater patientlister

63 Slet patient Hent patient fra liste Bruger bekræftelse Slet patient

64 Alarmering

65 Datalagring

66 Vis EKG

67 Indstillinger

68 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

69 Perspektivering ► HRV  Anvendelig for læger  Nem at implementere i systemet ► Pacemakerspikes  Samplerate ca. 4 kHz ► Elektronisk patientjournal  Standard for patientdata skal kendes

70 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