医疗电器OEM厂商正在开发技能含量更高的、用于医治和监控常见疾病的个人保健设备。这些产品价格合理，极大进步了医疗保健质量。MCU在家用血压计、肺活量计、脉息血氧计及心率监测器等便携式医疗设备中起侧重要作用。大多数此类产品中的实践生理信号是模仿信号，在丈量、监控或显现前需求进行扩大、过滤等处理。
将高功用模仿外设嵌入超低功耗 MCU 中，不只可以完结便携式医疗电子设备的片上体系化，并且还可延伸电池运用寿数。本文将介绍简化便携式电池供电医疗设备的模仿前端规划的多种方法，如将运算扩大器、ADC、DAC等高功用外设与低功耗MCU结合运用。MCU 具有数字滤波、处理功用，还可以显现血压、肺活量、心率及血氧含量等生理数据。将上述外设与 MCU 结合运用，不只可以完结上述悉数功用，并且还可经过封闭外设使其进入待机形式(电流耗费仅为几mA)来满意功耗要求。
MSP430FG4619便是一个很好的比如，其16 位RISC CPU不只能供给所需的信号处理才能，并且还具有超低的作业电流，使电池在此类运用中的寿数可达数年之久。该 MCU 集成了运算扩大器、12位多通道ADC及双 12 位 DAC等外设，是模仿信号处理电路的一部分。除嵌入高功用模仿外设之外，该器材还具有 120KB的片上闪存及通用串行通讯接口(USCI)。 以下为集成模仿外设完结医疗产品单芯片解决方案的详细介绍。
血压计
图1为血压计功用结构图。该运用一般运用桥式压力变送器作为传感器，与充气式袖袋相连。变送器可经过端口引脚激活，因为仅在压力丈量时被激活，所以可以明显节约电能。传感器的mV级输出与压力成正比。此信号在数字化之前需求扩大，然后由ADC进行丈量。扩大后的信号可检测科罗特科夫 (Korotkoff) 音并确认心脏缩短及舒张压读数。MCU中的3个运算扩大器可以超卓地完结这项作业。几个扩大器一起组成的高增益差动扩大器功用块可消除运用中的共模噪声。运用 3 个扩大器的差动扩大器功用块如图 2 所示。扩大后的信号从内部输入至 12 位ADC。器材中的DMA外设可以进行高效的数据处理，可以快速履行Korotkoff音检测算法，并滤掉影响丈量成果的噪声。16位CPU以较低的MIPS处理才能处理上述算法。该器材还集成了带有稳压充电泵的 160 段的 LCD驱动器，以供给安稳对比度，然后进一步完善了该单芯片解决方案。MCU中的120KB 低功耗闪存可以在现场进行软件晋级，因为闪存具有体系内可编程性，所以可以当作数据记载器。器材中的USCI串行端口可以与PC 或 PDA 通讯，以下载记载的数据。因为 MCU 具有超低功耗架构，在血压丈量形式下，该解决方案的作业电流低于 3mA。在闲暇形式下，该器材正常作业并显现实时时钟的电流耗费缺乏 3mA。
图1 血压计功用结构图
MCU 中PWM 输出操控的直流电马达对袖袋进行充/放气。这是该血压计仅有用到 6V 电源驱动马达的当地。假如不能满意电源需求，整个血压计可以用一节 3V 锂离子钮扣电池供电。不过，现在只要少量马达可以靠这种高阻抗钮扣电池驱动，所以，此例可以运用4节一般低本钱AAA碱性电池及低压降稳压器 (LDO) 为MCU供给 3.3V电源。假定每天丈量两次血压，这些电池可以运用两年。MCU可以长时间作业在活动显现计时形式，原因是该形式的电流耗费十分小。别的，用户检查存储的血压读数时也不会添加电流耗费。此外，集成的双通道 DAC可以发生相移180°的正弦波，然后可以进步变送器功用。
肺活量计
肺活量计也称为肺功用测验 (PFT)设备，在医疗确诊中用于测验肺容量。在该运用中，丈量参数是必定呼气时间内的气流量，单位为升/分钟。所用传感器是气动变送器，实践上是压差变送器。除了无需充气马达外，该肺活量计与血压计规划类似。3个MCU运算扩大器用作丈量气流的传感器扩大器。肺活量计其他部分的规划比较简略，12 位 ADC的作用是丈量气流并与存储的标准化数值进行比较。闪存有助于存储各种标准化数值，使规划适用于各种情况。图 1 可以作为该肺活量计的参阅规划(体系所用的变送器比较类似)。请注意，肺活量计无需马达操控。别的，MCU的低功耗特性延伸了电池运用时间，其高集成度降低了本钱并进步了体系可靠性。
图2 差动扩大器
脉息血氧计及心率监测器
心率监督和脉息血氧计选用的技能不止一种。本文侧重介绍非侵入式光学体积描记技能。此类血氧计选用配有MCU的外部探头，可以显现血氧饱和度及脉息率。在此运用中，同一个传感器可一起用作心率检测及脉息血氧丈量。该技能供给了估测动脉血氧饱和度和心率的简略而准确的方法。探头置于指尖、耳垂和鼻子等身体不同方位。探头包括两个发光二极管(LED)，其间一个发射可见红光(660nm)，另一个发射红外线(940nm)(见图 3)。光束经过人体安排抵达光电检测器。在经过人体安排时，红血球中的血色素会吸收部分光线，吸收量因血氧饱和度的不同而不同。首要，经过丈量对两个波长光线的吸收量，MCU可以准确计算出氧化的血色素份额。其次，经过人体安排的光线中含有因心跳形成动脉血量不同而发生的脉冲重量。
图3探头上配有两个LED
