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考慮到52單片機(jī)內(nèi)部令有256字節(jié)的內(nèi)部RAM，系統(tǒng)還外擴(kuò)1片HM628128存儲12導(dǎo)心電數(shù)據(jù)和中間轉(zhuǎn)換結(jié)果。
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2 系統(tǒng)軟件編寫
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數(shù)字打印實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)關(guān)鍵問題：①如何將心電數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成打印數(shù)據(jù)；②如果將數(shù)據(jù)輸出到數(shù)字打印機(jī)。通常采用的方法是轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)同時(shí)將其輸出到打印機(jī)打印。這樣節(jié)省了存儲器空間；缺點(diǎn)是程序?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜，通用性差（不同打印方式的數(shù)據(jù)輸出程序不同），系統(tǒng)功能不易擴(kuò)展，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和輸出都要考慮打印點(diǎn)位置，并且每輸出一點(diǎn)的數(shù)據(jù)都要調(diào)用一次程序，加大了系統(tǒng)開銷。系統(tǒng)軟件中沒有采有這種方式，而是在內(nèi)存中開辟216字節(jié)打印緩沖區(qū)，將熱敏打印頭1728個(gè)點(diǎn)與216×8位數(shù)據(jù)相對應(yīng)，每次將要打印的一線數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)換完再輸出。這樣只需在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)考慮打印位置和方式，輸出程序只需將216字節(jié)的數(shù)據(jù)按位輸出即可，并且每打印一線數(shù)據(jù)只需調(diào)用一次輸出子程序，字節(jié)了系統(tǒng)開銷。缺點(diǎn)是占用系統(tǒng)資源，這一點(diǎn)在12導(dǎo)同步打印表現(xiàn)得尤為明顯。
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系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)三種打印方式：分兩次打印12導(dǎo)聯(lián)數(shù)據(jù)，每次打印6導(dǎo)、12導(dǎo)同步打印、縱向打�。ù蛴⌒Ч鐖D2）。在每一種打印程序中實(shí)現(xiàn)模擬SPI口將打印數(shù)據(jù)送至數(shù)字打印機(jī)的子程序共用，不同處在于如何將心電數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成打印數(shù)據(jù)。
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2.1 I/O口線模擬SPI口
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SPI（Serial Peripheral Interface）總線串口是由Motorola公司提出的一種同步串行外設(shè)接口，通過四根線進(jìn)行通信：時(shí)鐘線（SPKCLK）、數(shù)據(jù)輸出線（SPIMISO）、數(shù)據(jù)輸出線（SPIMOSI）、片選線（CS），內(nèi)部通過SPIDAT寄存器完成串-并/并-串轉(zhuǎn)換。它主要工作在主從式系統(tǒng)中，一個(gè)主器件可以帶多個(gè)從器件，主器件通過片選線控制總線沖突，使同一時(shí)刻只有一個(gè)從器件與從器件交換數(shù)據(jù)。
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系統(tǒng)應(yīng)用的串行熱陣式打印機(jī)數(shù)據(jù)傳輸采用SPI時(shí)序，但普通52單片機(jī)無SPI口，所以采用I/O口線模擬SPI時(shí)序。考慮到系統(tǒng)中MCU作為主器件總是發(fā)送數(shù)據(jù)，而數(shù)字打印機(jī)作為唯一從器件又總是接收數(shù)據(jù)，所以只需用口線模擬SPI口的時(shí)鐘線（SPIKCLK）、數(shù)據(jù)輸出線（SPIMOSI），程序模擬SPIDAT完成并-串轉(zhuǎn)換即可。如前所提到打印頭打印的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)為1728點(diǎn)，分辨率為8mm/mV，對應(yīng)216字節(jié)的數(shù)據(jù)，為此從內(nèi)部RAM中分配出216字節(jié)的空間作為打印緩沖區(qū)，程序從緩沖區(qū)依次讀數(shù)據(jù)，在模擬時(shí)鐘線的控制下將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成的串行數(shù)據(jù)按位依次送至打印機(jī)的移位寄存器中，結(jié)束后送LATCH鎖存信號和打印頭加熱脈沖STROBE，從而在熱敏打印紙打印出一線心電圖形，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)向前走紙即可以連續(xù)打印。SPI口模擬程序如下：
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OUTPUT：
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現(xiàn)場保護(hù)
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LCALL INTRAM ；初始化內(nèi)部打印緩沖區(qū)
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MOV R0，#Dat_Buff ；初始化R0為緩沖區(qū)末位地址
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DAT_OUT:
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MOV A,@R0 ;從緩沖區(qū)讀數(shù)據(jù)
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MOV R7，#08H ；初始化R7控制并/串?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
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CONT_CHG：
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RRC A ；對ACC循環(huán)右移實(shí)現(xiàn)并-串轉(zhuǎn)換
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MOV P1.3,C 將串行數(shù)據(jù)送至打印機(jī)
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SETB P1.1 ；模擬SPI時(shí)鐘
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NOP
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CLR P1.1
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DJNZ R7,CONT_CHG ；判斷1字節(jié)數(shù)據(jù)是否轉(zhuǎn)換完
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DEC R0 ；尋址下一字節(jié)
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CJNE R0，#15H，DAT_OUT；判斷數(shù)據(jù)是否全部轉(zhuǎn)換完
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CLR P1.2 ；產(chǎn)生數(shù)據(jù)鎖存信號
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NOP
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SETB P1.2
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NOP
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CLR P1.0 ;產(chǎn)生加熱脈沖
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LCALL HEATDLY ；調(diào)用加熱延時(shí)程序
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SETB P1.1
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LCALL MOTOR_RUN ；步進(jìn)電機(jī)走紙
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恢復(fù)現(xiàn)場
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RET
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2.2 打印算法
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數(shù)字打印機(jī)實(shí)質(zhì)上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)與打印點(diǎn)的對應(yīng)，也就是說8位心電數(shù)據(jù)數(shù)值范圍為0～255，對應(yīng)于熱敏打印紙上的256點(diǎn)，通過加熱敏單元使紙上某點(diǎn)變黑顯示數(shù)據(jù)的大小。這就需要將表征實(shí)際心電大小的數(shù)據(jù)（以下稱為原始數(shù)據(jù)）轉(zhuǎn)換成能夠指示加熱點(diǎn)位置的數(shù)據(jù)（以下稱為位置數(shù)據(jù)），通過位置數(shù)據(jù)的控制將心電數(shù)據(jù)對應(yīng)的點(diǎn)依次打印出來，就可獲得心電圖。但是由于系統(tǒng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器獲得的心電數(shù)據(jù)是離散的，如果僅將它們對應(yīng)的點(diǎn)打印出來，得到只是一些離散的點(diǎn)，要想獲得連續(xù)的心電圖形，需要將相鄰的離散點(diǎn)按照一定的算法將它們連接起來，對于縱向打印方式和橫向打印方式，離散點(diǎn)連線算法是不同的。限于篇幅，在下面介紹打印方式的實(shí)現(xiàn)中，僅對橫向12導(dǎo)同步打印和縱向打印進(jìn)行詳細(xì)闡述，而對6導(dǎo)聯(lián)打印僅介紹其實(shí)現(xiàn)思想。
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2.2.1 橫向6導(dǎo)聯(lián)打印
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心電圖紙長度為216mm，為每一導(dǎo)聯(lián)心電信號分配32mm,對應(yīng)于打印緩沖區(qū)中連續(xù)的32字節(jié)，打印數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的位置數(shù)據(jù)存儲于這32個(gè)字節(jié)中。12導(dǎo)聯(lián)的心電數(shù)據(jù)被分為兩大組，當(dāng)一組打印完成再打印剩下的6導(dǎo)聯(lián)的數(shù)據(jù)。具體的實(shí)現(xiàn)過程可參考橫向12導(dǎo)聯(lián)打印方式。
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2.2.2 橫向12導(dǎo)聯(lián)同步打印
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在6導(dǎo)聯(lián)打印方式實(shí)現(xiàn)過程中，注意到在大多情況下一個(gè)完事心電波形中僅QRS波主峰較高可以點(diǎn)滿整個(gè)空間外，其他波段幅值都較小占用空間很少，而這些波段可以提供更多的信息，此外將12導(dǎo)聯(lián)分開打印，不利于醫(yī)生對比同一時(shí)刻不同導(dǎo)聯(lián)的心電波形。而采用12導(dǎo)聯(lián)同步打印，雖然會出現(xiàn)波形部分重疊，但是在一些心臟疾病診斷中影響不大，且可以得取更直觀的效果。
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12導(dǎo)聯(lián)同步打印程序?qū)崿F(xiàn)的基本思想與6導(dǎo)聯(lián)同步打印相同，不同在于將12導(dǎo)聯(lián)的數(shù)據(jù)同時(shí)在216mm寬的打印紙上打印出來，不可避免地出現(xiàn)不同導(dǎo)聯(lián)心電圖形重疊的現(xiàn)象，對應(yīng)的內(nèi)存單元也會出現(xiàn)復(fù)用的情況。如果簡單地套用6導(dǎo)聯(lián)打印程序，那么前一導(dǎo)聯(lián)的數(shù)據(jù)會被相鄰導(dǎo)聯(lián)數(shù)據(jù)沖掉，從而使圖形無法正確顯示。圖3列出了為各個(gè)導(dǎo)聯(lián)分配的熱敏打印紙空間與緩沖內(nèi)存單元（這里假定緩存地址為0x1DH～0xEDH）。從圖3中可以看出除了I導(dǎo)聯(lián)前16mm空間和V6導(dǎo)聯(lián)的后16mm空間沒有被復(fù)用，打印紙的其它空間都是被兩個(gè)導(dǎo)聯(lián)共用。內(nèi)部RAM使用情況也與之類似。為此在外部RAM開辟一個(gè)內(nèi)部打印緩沖區(qū)的影像區(qū)（大小為216字節(jié)，單元地址的低8位與內(nèi)存相應(yīng)單元相同，如內(nèi)部RAM 0x1DH單元與外部RAM 0xXX1DH相對應(yīng)），將12導(dǎo)聯(lián)分為兩組：一組（I，III，aVL,V1,V3,V5）仍然存儲于內(nèi)部存儲器，而另一組（II，aVF,V2,V4,V6）存儲于外部影像區(qū)，在12導(dǎo)聯(lián)一線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完要打印時(shí)，將兩部分按照對應(yīng)單元相與即可。這樣做不但可以解決上述問題，而且節(jié)省了內(nèi)部資源、降低程序編寫的難度。
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如前所述不同導(dǎo)聯(lián)所占的打印空間不同，所以，對于某導(dǎo)聯(lián)心電信號，先要確定其打印區(qū)間，然后再確定打印數(shù)據(jù)在該區(qū)間的相對位置。
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假定某導(dǎo)聯(lián)所占打印空間的起始字節(jié)為第n個(gè)字節(jié)，而要打印的心電數(shù)據(jù)為m,將m除以8，得商k,余數(shù)為1，則此心電數(shù)據(jù)對應(yīng)點(diǎn)對數(shù)（n-k）字節(jié)的第1位。即該心電數(shù)據(jù)對應(yīng)的位置數(shù)據(jù)為第（n-k）字節(jié)（該字節(jié)的1位置1，其它位清零）。因此，打印此心電數(shù)據(jù)時(shí)，該導(dǎo)聯(lián)所要傳送的32字節(jié)打印數(shù)據(jù)中只有第（n-k）字節(jié)的第1位為1，其他都為0。
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與液晶顯示相類似，對于一個(gè)導(dǎo)聯(lián)的心電信號，要實(shí)現(xiàn)心電圖打印，必須將盯連兩個(gè)心電數(shù)據(jù)用線連接。即對于一條心電曲線，起始顯示數(shù)據(jù)點(diǎn)在起始列只顯示1點(diǎn)；從第二個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)開始，要在下一列顯示上一數(shù)據(jù)點(diǎn)到此次數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的線段。在熱敏打印紙上表現(xiàn)為將兩數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的點(diǎn)都加熱，對應(yīng)于內(nèi)存則是將兩點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)都置1。
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對于—導(dǎo)聯(lián)的心電信號，先讀出第一個(gè)心電數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成32字節(jié)位置數(shù)據(jù)直接打印。從第二個(gè)心電數(shù)據(jù)開始，除了要轉(zhuǎn)換成位置數(shù)據(jù)外，還要與上一個(gè)數(shù)據(jù)相比較，用大數(shù)對應(yīng)的位置數(shù)據(jù)減去小數(shù)對應(yīng)的，然后結(jié)果與大數(shù)的位置數(shù)據(jù)相加，結(jié)果即為此心電數(shù)據(jù)應(yīng)送打的32字節(jié)數(shù)據(jù)，也即完成了與上一心電數(shù)據(jù)連線的操作。分析發(fā)現(xiàn)連線算法只影響相連兩個(gè)位置數(shù)據(jù)中非零字節(jié)之間的數(shù)據(jù)，為了簡化計(jì)算，只需對這些字節(jié)進(jìn)行減法操作，而不必計(jì)算所有的32個(gè)字節(jié)。對于加法，也只需將大數(shù)對應(yīng)位置數(shù)據(jù)中的非零字節(jié)進(jìn)行加法，即進(jìn)行單字節(jié)加法。
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舉例說明，對于導(dǎo)聯(lián)V6心電信號，前一個(gè)數(shù)據(jù)37H，下一個(gè)數(shù)據(jù)為55H，導(dǎo)聯(lián)V6分配的打印區(qū)間為1DH～3DH，按照位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換算法，37H的位置數(shù)據(jù)為第37H字節(jié)，該字節(jié)內(nèi)容為80H，其他字節(jié)都為00H；55H的位置數(shù)據(jù)為第33H字節(jié)，該字節(jié)內(nèi)容為20H，其他字節(jié)為00H。由于37H〈55H，因此應(yīng)是心電數(shù)據(jù)55H的位置數(shù)據(jù)減去33H的位置數(shù)據(jù)，計(jì)算如圖4所示。
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