采用USB接口的心電圖熱敏打印機系統設計

心電圖機是描記心臟組織活動所產生的生物電信號以及現代醫學科學研究和l臨床診斷中使用非常廣泛的一種精密電子醫療儀器。由于它診斷可靠，操作簡便，對病人無損傷，故在臨床上得到廣泛的應用，而作為心電圖檢測結果直觀的輸出方式和手段，心電圖機微型打印機是必不可少的。

目前，醫院中使用的多為傳統機械式心電打印機，存在著打印效率低、噪聲污染嚴重、心電波形失真等缺點。近年來uSB技術有了飛速的發展，很多臺式打印機已經應用了該技術。但是采用USB接口技術的心電圖機熱敏打印機卻很少。本系統就采用了USB接口與心電圖機相連，同時也可以與PC心電圖機進行連接打印。

1 心電圖熱敏打印機的硬件設計

1.1 系統的總體結構

硬件系統由控制器、走紙電機、uSB接口、熱敏打印頭及其檢測和保護電路等組成，組成框圖如圖1所示。

1.2 ARM控制器的選擇

由于本系統要求打印最高速度達50 mm／s，所以對于處理器給打印頭傳送數據的速度就要求很高。一般熱敏打印頭數據通過串行傳送，所以通過SPI口傳送是最佳方式，而普通8位單片機在處理速度上就有缺陷，難以滿足整體要求，因此決定選用Atlnel公司的ARM7內核芯片AT91SAM7S64作為控制器。該芯片具有64 KB的片內高速Flash存儲器，16 KB的片內高速SRAM(可以在最高時鐘速度下進行單時鐘周期訪問操作)；1個USB 2．O全速(12 Mbps)設備端口，片上收發器，328字節可編程的FIFO；主／從串行外設接口(SPI)，8～16位可編程的數據長度，4個片選線。本設計將用USB口與臺式或PC心電圖機通信，SPI口控制打印頭，同時具有大容量的數據存儲及高速數據處理能力。所以無論從集成度，還是性價比來看，都是理想的選擇。

1.3 熱敏打印頭的選擇及控制

熱敏打印技術最早使用在傳真機上，其基本原理是將打印機接收的數據轉換成點陣信號控制熱敏單元的加熱．把熱敏紙上熱敏涂層顯影。這種技術只能使用專用的熱敏紙。熱敏紙上涂有一層遇熱就會產生化學反應而變色的涂層，類似于感光膠片，不過該涂層是遇熱后變色顯影。利用熱敏涂層的這種特性，研究出了熱敏打印技術。熱敏打印技術的關鍵在于加熱元件。熱敏打印機芯上有一排微小的半導體元件。這些元件排得很密，從2·90dpi～600dpi不等。這些元件在通過一定電流時會很快產生高溫，當熱敏紙的涂層遇到這些元件時，在極短的時間內溫度會升高，涂層就會發生化學反應，顯出顏色。

熱敏打印機接收到打印數據后，將打印數據轉換為位圖數據，然后按照位圖數據的點控制打印機芯上的發熱元件通過電流，這樣就把打印數據變成打印紙上的打印內容了。

由于本設計要求最多能同時打印12導聯的心電波形，所以對打印頭的寬度和分辨率要求很高。經過認真的性能比較，選用了C216型行式打印頭，其打印寬度可達216 mm，即1728點／行。熱敏打印頭的電路連接如圖2所示。