基于功能、价格、功耗以及家用心电图机设计的实际需要等几个方面的考虑,本系统选用具有12位ADC的超低功耗微处理器MSP430 F135作为系统的控制核心,它是TI公司2000年底新推出的超低功耗Flash型16位RISC指令集单片机。它具有丰富的片内外围,是一款性价比极高的单片机。利用它作心电信号的采集与处理,不仅极大地简化了系统硬件电路,还大大提高了系统的性价比。MSP430 F135的结构原理如图3所示。
由结构原理图可知,MSP430 F135包含了16KB Flash和512B RAM,还带有以下几种外设:基本时钟系统(片内DCO和两个晶体振荡器)、看门狗定时器/通用目的定时器、带3个捕获/比较寄存器3和PWM输出的16位定时器Timer_A、带3个捕获/比较寄存器和PWM输出的16位定时器Timer_B3、I/O端口1~6(每一个有8个I/O,其中端口1和2均具有中断功能)、比较器_A、12位A/D转换器ADC12、通用串行同步/异步接口USART0。
MSP430 F135包含了一个具有八个外部通道的12位高性能A/D转换器、一个具有自动扫描功能的容量为16个字的可编程缓冲器、片内参考电压、一个温度传感器以及电池低压时的检测电路,A/D转换器的速度可高达200KHz。利用芯片内置的自动扫描功能,A/D转换器可以不需要中央处理器的协助而独立工作,并且将转换后的数据自动存入缓冲区。这样,中央处理器的工作负担就大为减轻。换言之,可以让处理器去执行其它的数字信号运算或进入省电工作模式。除此之外,内置的参考电压以及温度传感器可以减少外部器件数目并且降低系统的整体成本。心电信号经过200倍放大之后经端口6进入该A/D转换器进行模数转换,转换的结果自动存放在相应通道的寄存器中,然后再送到外部心电信号存储器中。