STM32设计的一款AED 体外除颤器的详细资料

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自动体外除颤器系统运行流程如图4.1所示。系统在上电以后，首先进行自检，
自检的项目有:电池电量、除颤电极片类型(成人或儿童)、除颤电极是否安放正确
(通过检测经胸阻抗，判断其值是否在20^}200SZ正常范围内)，若自检不通过，则
通过语音提示哪一项不正常，继续自检，若自检各个项目均正常，即开始进行心电信
号的采集，同时进行心电信号的分析，使用基于样本嫡的算法检测是否发生室颤，若
结果正常，则继续心电信号的采集与分析，若结果异常，即设定除颤能量(成人依次
按照120J, 150J, 200J的除颤能量)，开始对电容高压充电，微控制器输出PWM控
制高压充电电路进行快速充电，并实时采集电压，调整PWM频率和占空比，直到充
电结束，使用语音提示按压除颤按键，通过按压除颤按键，则对患者进行一次双相波
电除颤，除颤结束后继续采集心电以及分析、判断，如果正常，即急救成功，如果继
续异常，则增加除颤能量，继续对患者进行除颤放电，进行3次除颤放电以后，若患
者心电继续异常，则急救失败，结束急救。

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系统的除颤能量成人分别是:120J, 150J, 200J，儿童分别是SOJ, 70J, 85J。双
相波除颇时间为正向6ms，反向4ms。除颤充电电压是根据测量的经胸阻抗以及除颤
能量、放电时间推算出来的。

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4.3.2高压充电程序
(1)充电流程
高压充电流程如图4.2所示，当系统进入到充电模式时，首先，进行充电前的一
些设置，如:ADC初始化、TIMER初始化;对充电时间进行实时记录，如果充电时
间超过50秒，则充电失败，即充电硬件电路出现问题，一般充电时间约10秒左右。
充电过程，一边采集充电电压，根据其大小所在的范围，调整PWM波输出的频率或
占空比，最后，根据采样电压判断电容上的电压是否达到设定值，若达到，则关闭
PWM波输出，关闭定时器，若没达到，则继续进行充电，直到完成充电。

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除颤放电流程如图4.3所示，系统进入放电模式时，首先，也需要一些初始化操
作，如:GPIO端口模式设置、定时器PWM模式输出设置、定时器定时功能设置等;
其次，打开正向电桥1, 3，开始计数，判断时间是否到6ms，如果在6ms以内，则
需控制数控电桥，调整机内电阻的阻值变化，从阻值最大变化到最小阻值，即机内电
阻全部被短路。如果定时己到6ms，则需要关断电桥1, 3，关断时间为1个时间计
数单位，即200us，这是为了完全关闭IGBT，电桥关断有死区。等待200us以后，则
打开反向电桥2, 4，继续计数;最后，再等待反向除颤4ms后，关闭电桥2, 4，关
闭定时器。则整个除颤过程结束。
系统机内电阻调整的顺序。经胸阻抗SOS2，除颤能量120J与150J对应的IO端
口依次输出为:0x09, 0x19, 0x39, OxB9, 0x59;除颤能量200)时的IO端口变化顺
序:0x19, 0x39, OxB9, 0x59。经胸阻抗7552，除颤能量120)与150)对应的IO端
口依次输出为:0x09, 0x19, 0x39, OxB9, 0x59;除颤能量200)时的IO端口变化顺
序:OxB9, 0x59。经胸阻抗10052, 12552, 15052, 17552，除颤能量120)与150)对
应的IO端口依次输出为:0x19, 0x39, OxB9, 0x59;除颤能量200)时的IO端口不
改变。

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4. 4. 3经胸阻抗检测程序
   (1)AD5933软件代码
AD5933初始化:
void AD5933es Init(void)
{//写入起始扫描频率1 OKHz
   IIC一yteWrite(Ox82,Ox04);
   IIC多yteWrite(Ox83,OxE2);
   IIC多yteWrite(Ox84,Ox 18);
   //写入频率增量O.SHz
      IIC一yteWrite(Ox85,Ox00);
   IIC ByteWrite(Ox86,Ox00);
   IIC ByteWrite(Ox87,Ox10);
   //写入增量数2
   IIC一yteWrite(Ox88,Ox00);
      IIC_ByteWrite(Ox89,Ox02);
   //写入控制寄存器设置参数
      IIC多yteWrite(Ox80,OxB 1);
//start frequency
//1 OkHz
//frequency
//O.SHz
//number of increments
//2点
IICse ByteWrite(Ox81,Ox00);
IIC ByteWrite(Ox81,Ox10);
IIC多yteWrite(Ox81,Ox00);
//初始化起始频率Initialize
IIC一yteWrite(Ox80,Ox11);
//PLACE THE AD5933 INTO STANDBY MODE;
//输出电压范围:典型值2.OVpp;PGA增益:*1
  //选择内部系统时钟MCLK=16.776MHZ
  //Reset
with Start Frequency
//建立等待周期数NUMBER OF SETTLING
IIC ByteWrite(OxBA,Ox02); TIME CYCLES
IICes ByteWrite(OxBB,Ox08); //16个周期
//启动频率扫描Start frequency sweep
IIC ByteWrite(Ox80,Ox21);
｝

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void AD5933GetImpedance(void)
{
  unsigned char i;
  AD5933一nitU;
  for(i=O;i<16;i=i+4)
{
   while(!((IICes ByteRead(OxBF))&0x02));//读状态寄存器，等待转换完成
   一INTQ;
   //读取阻抗的实部和虚部寄存器
   ImpedanceBuff}i]=IIC_ByteRead(Ox94);
   ImpedanceBuf}i+1]=IIC ByteRead(Ox95);
   ImpedanceBuff[i+2]=IICes ByteRead(Ox96);
   ImpedanceBuff[i+3]=IIC ByteRead(Ox97);
   一INTQ;
   //读状态寄存器，判断扫描是否完成
   if((IIC_ByteRead(OxBF)&0x04))
         break;
      else
      IIC ByteWrite(Ox80,Ox31); //Increment frequency command
}
}

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  (2)经胸阻抗计算软件代码
#define M  PI 3.14159265358979323846
double  g Impedance=0;
void Dischargeee CalcRes()
{
uint8 t dispBufj128]={0},dispCnt=();
int im二0, re = 0;//实部和虚部
  double Magnitude=0;//幅值
  double TestImpedance=0; //测量阻抗
  double TestPhase=0;    //}J量相位
  double ImpedancePhase=0; //阻抗相位二测量相位一系统相位
  double RImpedance=0;//电阻
double CImpedance=0;//容抗
uint8 t resBu红4]={0};
uint8一i=仇
for(i=O;i<4;i++)
{
  resBufti]=g orderStringsRX[18][i+3];
}
re=(resB峻0] * 256+resBu红1D}
加=(resBu红2] *256+resBu红3]);
if (re>32768)
re二65536;
if (im>32768)
im一=65536;
//计算幅值
Magnitude=sqrt((double)(re*re+im*im));
//计算测量阻抗
TestImpedance=1/Magnitude/(2.180040E-06);
//计算测量相位
if ((re>0)&&(im>0))
TestPhase=atan( (double)((double)im/(double)re));
else if ((re<0)&&(im>0))
TestPhase=M  PI+atan( (double)((double)im/(double)re));
else if((re<0)&&(im<0))
TestPhase=Mwe  PI+atan( (double)((double)im/(double)re));
else if((re>0)&&(im<0))
TestPhase=2.0*M- PI+atan( (double)((double)im/(double)re));
//计算阻抗相位
ImpedancePhase=TestPhase一4.85946787645025201114;
//计算阻抗
RImpedance=TestImpedance*cos(ImpedancePhase)一100.0;
CImpedance=TestImpedance*sin( fabs(ImpedancePhase))一261.0;
g Impedance=sqrt((double)( RImpedance*RImpedance+
CImpedance*CImpedance));
  刀通过测量阻抗值判断电极片是否贴好在患者身上
g SysErrorByte&=Oxfff9ffff;  //bit18=0 } bit19=0,
  if(g Impedance>looo){
   g SysErrorByte }= 0x00020000;//电极没按到病人身上bitl 8=1
}else if(g Impedance>800){
   g SysErrorByte }= 0x00040000;//电极和病人接触不好bitl9=1
}
dispCnt= sprintf(dispBuf," %.2f ",g_Impedance);
GLJI_DispStringAt((const char*)dispBuf,200,200);
}

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