一种图形界面下的医学信号采集方法
作者：李晓春 周京科 元秀华 杨建叔
单位：李晓春 周京科 元秀华(湖南医科大学基础学院物理教研室410078)；杨建叔(湖南医科大学附属第三医院410013)
关键词：Windows；图形界面；医学信号；数据采集
中国现代医学杂志000734 该文介绍了一种Windows环境下的医学信号数据采集方法。该方法对外 部端口的操作简单易行，为建立完全真正的Windows环境下的医学信号分析系统奠定了基础 。
分类号 R197.39
本文通过对C++Builder开发工具的分析，建立了Windows环境下对端口 操作的函数，这些函数应用起来如DOS环境一样方便，这使得开发完全的Windwos环境下的分 析系统变得容易。
, http://www.100md.com
1 方法
开发环境选择Windows平台上的C++Builder系统。C++Builder是Borland公 司推出的全新的、可视的、面向对象的C++集成开发系统[5]。由于它是Windows平 台上的开发工具，也不提供对外部端口的操作函数，但它支持C、C++、Pascal等多种语言。 考虑到采集速度的需要，模数转换拟采用汇编语言。考虑到采集速度的需要，模数转换拟采 用汇编语言的直接对端口的地址进行读写的方式。通过对C++Builder系统的分析，发现其中 没有直接汇编语言的编译顺，但却内含能编嵌有汇编语言的Pascal程序的编译器(这可能与C ++Builder和Delphi程序都是Borland公司的产品有关，而Delphi能直接编译嵌有汇编语言的 Pascal程序)。为此可以利用Pascal程序中嵌入汇编语言，建立对端口地址直接操作的函数 。具体做法是：
在任何文本编器中建立如下Turbo Pscal源文件，并用文件名ad.pas保存
, 百拇医药
nit ad;
interfce
function inp(Portl:word):word
procedure outp(Prt2:Word;Value:Word);
implementation
fuction inp(portl:word):w ord;
begin
asm
push ax
push dx
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mov dx,portl
in ax,dx
mov @ Result,ax
pop dx
pop ax
end;
end;procedure outp(port2:Wrod:Value;Vord);
begin
asm
push ax
push dx
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mov ax,Vlalue
mov dx,Prot2
out dx,ax
pop ax
end
end;
end.
函数inp()实现对端口Port1的读操作。outp()实现对端口port2的写操作，写入的数字为Val ue。
在C++Builder中，新建一个工程，将ad.pas增加于该工程中，地ad.pas单独进行编译，系统 会自动地生动ad.hpp文件。在新工程的单元文件的代码编辑窗中增加#include“ad.hpp"程 序行，将ad.hpp文件增加到工程文件的单元文件中。这时就可以单元文件中任意引用inp() 、outp()函数，象DOS环境下一样方便进进行端口操作。如在C++Builder工程的主窗体中建 立一控制按钮Button1,该按钮单击联系的事件设定为启动转换卡，采集数据，则只要在单元 文件中编写如下代码即可。
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void-fastacall TForml:Button1Ciock(TObect*Sender){
int a,b,c;
outp(0x308,0;∥308为通道选择口地址，选择通道)
outp(0x309,1;∥往309口地址写1，启动A/D转换卡
a=inp(0x30A)*∥读数据高8位
b=inp(0x30B)*∥读低4位
b=(b&&0xf0)/16
c=a+b;
Editl->Text=(Ansitin)c;∥结果显示在Editl的编辑框中
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}
则工程运行时只要单击：Buttonl按钮，就会进行数据采集，而这一切都保护在Windows的图 形界面下，具有Windows应用程序的所有特点。
2 实例与分析
按照上述方法，作者开发了人体信号采集与分析系统。系统主界面如下图。
该系统要以方便地采集人体的指端脉搏信号、心音信号、呼吸波等，并能进行数据保存、预 处理(如滤波处理)、即时信号波形显示和信号分析。所有过程都是在Windows的图形界面方 式下进行的，界面十分友好、操作简单。“手动采集”通过人工单击按钮的方工控制采集的 开始。“自动采集”通过Windows时钟自动控制采集的时间和采样点数。不同的人体信号， 根据其特征设定不同的采集参数。采集的信号利用Windows的绘图区自动刷新显示。“采集 停止”结束信号采集。
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图中显示的是人体指端脉搏信号。通过光电换能器将人体指端流量的变化的转移为电信号， 利用生物信号将人体指端流量的变化转移为电信号，利用生物信号放大器将信号放大到足够 的电压幅度，再通过A/D转换卡进行数据转移。系统采用12位16通过道PS-211A/D转移卡，转 换的控制口地址共占用主机8个连续I/O地址，具体由卡上的开关确定。不同的计算机系统保 留给外部板卡的接口地址会有不同，但保留地址一般在0x220之上。数据转换时，由Windows 事件句柄调用按上述方式定义的端口操作函数，并将卡相应地址付给Portl、Port2即可，计 算机采用586兼机，操作系统为视窗98。
本文提供的数据采集方法汇编语言的方式使采集速度较快，采集过程采用压栈、出栈的现场 保护方式，避免了Windows由于多任何可能造成的系统崩溃，增加了系统的稳定性。由于特 殊的编程方式，使得采集函数的调用如同DOS下端口函数的调用一样方便。在保证硬件配置 的情况下，采集效果良好。在Windows操作系统下可以随时启动采集各种信号，或中断采集 、进行数据的各种分析，使多路信号的采集与多路信号的综合分析及同种信号的多角度分析 统一在Windows的图形界面下。
, 百拇医药
参 考 文 献
1，谢正祥.医学信号数字处理技术及应用.重庆：科学技术文献出版社，1992：1
2，胡文蕾.传感器信号融合技术及其在生物医科检测中的应用.国外医学生物医学工 程分册，1998；21(4)：228～237
3，王世元编著.C高级实用程序设计.北京：清华大学出版社，1996：1
4，黄华江.基于Windows平台的控软件设计.微型机与应用，1999；6：45～48
5，徐新华编著.C++Buildr 3编程指南.北京：人民邮电出版社，1998：1, 百拇医药
单位：李晓春 周京科 元秀华(湖南医科大学基础学院物理教研室410078)；杨建叔(湖南医科大学附属第三医院410013)
关键词：Windows；图形界面；医学信号；数据采集
中国现代医学杂志000734 该文介绍了一种Windows环境下的医学信号数据采集方法。该方法对外 部端口的操作简单易行，为建立完全真正的Windows环境下的医学信号分析系统奠定了基础 。
分类号 R197.39
本文通过对C++Builder开发工具的分析，建立了Windows环境下对端口 操作的函数，这些函数应用起来如DOS环境一样方便，这使得开发完全的Windwos环境下的分 析系统变得容易。
, http://www.100md.com
1 方法
开发环境选择Windows平台上的C++Builder系统。C++Builder是Borland公 司推出的全新的、可视的、面向对象的C++集成开发系统[5]。由于它是Windows平 台上的开发工具，也不提供对外部端口的操作函数，但它支持C、C++、Pascal等多种语言。 考虑到采集速度的需要，模数转换拟采用汇编语言。考虑到采集速度的需要，模数转换拟采 用汇编语言的直接对端口的地址进行读写的方式。通过对C++Builder系统的分析，发现其中 没有直接汇编语言的编译顺，但却内含能编嵌有汇编语言的Pascal程序的编译器(这可能与C ++Builder和Delphi程序都是Borland公司的产品有关，而Delphi能直接编译嵌有汇编语言的 Pascal程序)。为此可以利用Pascal程序中嵌入汇编语言，建立对端口地址直接操作的函数 。具体做法是：
在任何文本编器中建立如下Turbo Pscal源文件，并用文件名ad.pas保存
, 百拇医药
nit ad;
interfce
function inp(Portl:word):word
procedure outp(Prt2:Word;Value:Word);
implementation
fuction inp(portl:word):w ord;
begin
asm
push ax
push dx
, http://www.100md.com
mov dx,portl
in ax,dx
mov @ Result,ax
pop dx
pop ax
end;
end;procedure outp(port2:Wrod:Value;Vord);
begin
asm
push ax
push dx
, 百拇医药
mov ax,Vlalue
mov dx,Prot2
out dx,ax
pop ax
end
end;
end.
函数inp()实现对端口Port1的读操作。outp()实现对端口port2的写操作，写入的数字为Val ue。
在C++Builder中，新建一个工程，将ad.pas增加于该工程中，地ad.pas单独进行编译，系统 会自动地生动ad.hpp文件。在新工程的单元文件的代码编辑窗中增加#include“ad.hpp"程 序行，将ad.hpp文件增加到工程文件的单元文件中。这时就可以单元文件中任意引用inp() 、outp()函数，象DOS环境下一样方便进进行端口操作。如在C++Builder工程的主窗体中建 立一控制按钮Button1,该按钮单击联系的事件设定为启动转换卡，采集数据，则只要在单元 文件中编写如下代码即可。
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void-fastacall TForml:Button1Ciock(TObect*Sender){
int a,b,c;
outp(0x308,0;∥308为通道选择口地址，选择通道)
outp(0x309,1;∥往309口地址写1，启动A/D转换卡
a=inp(0x30A)*∥读数据高8位
b=inp(0x30B)*∥读低4位
b=(b&&0xf0)/16
c=a+b;
Editl->Text=(Ansitin)c;∥结果显示在Editl的编辑框中
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}
则工程运行时只要单击：Buttonl按钮，就会进行数据采集，而这一切都保护在Windows的图 形界面下，具有Windows应用程序的所有特点。
2 实例与分析
按照上述方法，作者开发了人体信号采集与分析系统。系统主界面如下图。
该系统要以方便地采集人体的指端脉搏信号、心音信号、呼吸波等，并能进行数据保存、预 处理(如滤波处理)、即时信号波形显示和信号分析。所有过程都是在Windows的图形界面方 式下进行的，界面十分友好、操作简单。“手动采集”通过人工单击按钮的方工控制采集的 开始。“自动采集”通过Windows时钟自动控制采集的时间和采样点数。不同的人体信号， 根据其特征设定不同的采集参数。采集的信号利用Windows的绘图区自动刷新显示。“采集 停止”结束信号采集。
, 百拇医药
图中显示的是人体指端脉搏信号。通过光电换能器将人体指端流量的变化的转移为电信号， 利用生物信号将人体指端流量的变化转移为电信号，利用生物信号放大器将信号放大到足够 的电压幅度，再通过A/D转换卡进行数据转移。系统采用12位16通过道PS-211A/D转移卡，转 换的控制口地址共占用主机8个连续I/O地址，具体由卡上的开关确定。不同的计算机系统保 留给外部板卡的接口地址会有不同，但保留地址一般在0x220之上。数据转换时，由Windows 事件句柄调用按上述方式定义的端口操作函数，并将卡相应地址付给Portl、Port2即可，计 算机采用586兼机，操作系统为视窗98。
本文提供的数据采集方法汇编语言的方式使采集速度较快，采集过程采用压栈、出栈的现场 保护方式，避免了Windows由于多任何可能造成的系统崩溃，增加了系统的稳定性。由于特 殊的编程方式，使得采集函数的调用如同DOS下端口函数的调用一样方便。在保证硬件配置 的情况下，采集效果良好。在Windows操作系统下可以随时启动采集各种信号，或中断采集 、进行数据的各种分析，使多路信号的采集与多路信号的综合分析及同种信号的多角度分析 统一在Windows的图形界面下。
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参 考 文 献
1，谢正祥.医学信号数字处理技术及应用.重庆：科学技术文献出版社，1992：1
2，胡文蕾.传感器信号融合技术及其在生物医科检测中的应用.国外医学生物医学工 程分册，1998；21(4)：228～237
3，王世元编著.C高级实用程序设计.北京：清华大学出版社，1996：1
4，黄华江.基于Windows平台的控软件设计.微型机与应用，1999；6：45～48
5，徐新华编著.C++Buildr 3编程指南.北京：人民邮电出版社，1998：1, 百拇医药