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VHDL言语为中心的EDA技能在医学中的使用计划

将VHDL与医学相结合,势必成为电子自动化设计(EDA)一个全新的研究方向,本文主要研究将EDA通过VHDL应用于医学,以对脉搏的测量为例,以实现数字系统对人体多种生理活动及生理反应的直观精确测量。

导言

  VHDL超高速集成电路硬件描绘言语是跟着集成电路体系化和高度集成化逐渐开展起来的,是一种用于数字体系规划、测验,面向多范畴、多层次的IEEE规范硬件描绘言语。它从20世纪70年代作为电路规划东西诞生于美国国防部至今,现已成为非常盛行的硬件描绘东西,并且为大多数EDA东西所支撑。跟着电子技能的不断进步,数字体系的规划正朝着高速度、大容量、小体积的方向开展。传统的自底而上的形式已不能满意芯片和体系的规划要求。为了进步规划功率,能够简化规划流程,大幅下降规划难度的VHDL规划办法遭到广泛重视。VHDL与其他传统集成电路描绘言语比较,具有显着优势:

  (1)功用强大,描绘力强。可用于门级、电路级乃至体系级的描绘、仿真和规划。

  (2)可移植性好。关于规划和仿真东西及不同的渠道均可选用相同的描绘。

  (3)研发周期短,成本低。

  (4)能够延伸规划的生命周期。

  (5)具有电路仿真与验证功用,用户乃至不用编写相量测验即可进行源代码级调试。规划者能够越过电路试验,直接对各种计划进行比较和挑选,使规划功率得以进步。

  (6)对规划的描绘具有相对独立性。

  (7)言语规范、规范,易于同享和复用。

  现在,VHDL渗透了电子技能及其相关的各个工业范畴,在工业规划中发挥着日益重要的效果。在世界规模内,关于VHDL在多个范畴尤其在芯片,体系规划方面的使用研讨现已获得很多注目效果。

  而将VHDL与医学相结合,必然成为电子自动化规划(EDA)一个全新的研讨方向,本文首要研讨将EDA经过VHDL使用于医学,以对脉息的丈量为例,以完成数字体系对人体多种生理活动及生理反应的直观精确丈量。

  1 试验规划

  1.1 EDA技能在医学教育中脉息丈量中的使用讨论

  在临床确诊,护理学等中介绍脉息的丈量时以为脉息很简单在手腕掌面外侧跳动的桡动脉上摸到,也可丈量颈部的颈动脉或腹股沟的股动脉。其丈量办法是病员手臂放于舒适方位,用食指,中指,无名指的指腹端按压在桡动脉外表,一般病员默数半分钟。将所测的脉率乘以2就是一分钟的脉数,反常患者测一分钟。成年人的脉息在安静状态下每分钟是60~80次。如少于60次是心动过缓。但训练有素的运动员,脉息有时也在60次以下,这正是心脏健康有力的体现。如超越100次是心动过速。膂力活动或心情激动时,脉息可暂时增快,发烧时脉息也增快。一般是体温每升高1℃,脉息就添加10~20次。此法只能大略核算脉息跳动。如将VHDL言语使用其间,便能够经过EDA试验箱中的七段数码管直观精确地看到一分钟的计数成果,并与之前经过医学教材教学办法测出成果比较对,然后断定丈量的正确与否。

  1.2 规划思路

  将脉息信号经过脉息传感器收集进入核算机,然后作为输入信号,而此信号作为脉冲信号,即如时钟信号一般,当输入时计数器开端计数,如下面规划一个十进制计数器的VHDL描绘便可用来对所收集的脉息信号计数。

  1.3 VHDL规划流程

  VHDL流程规划如图1所示。

 现在,核算机辅佐工程软件的供货商已把日益通用的硬件描绘言语VHDL作为其CAD或EDA软件输入与输出的规范,其间ALTEKA公司供给的归纳东西Max+PlusⅡ,具有全面的逻辑规划能力,从修改、归纳、布线到仿真、下载都非常便利。

  2 规划计划与成果剖析

  VHDL言语规划十进制计数器的源程序:

在程序输入完成后,经Max+PlusⅡ中的Compiler编译经往后,可用Stimulator进行仿真,检查仿真成果,如图2所示。

也能够参加七段显现译码器的VHDL规划来经过试验箱的七段数码管扫描显现计数成果仿真成果如图3所示。

代码如下:

终究完成的顶层文件原理图如图4所示。

顶层文件规划如图4所示,经过该文件能够完成译码,下载到EDA试验箱时,便可于试验箱的数码管上读出相应的脉息数,如图5所示。

VHDL言语与医学内容的结合,除了使用于脉息的丈量,还可使用于心跳及呼吸等的丈量,以及受人体对声、光影响后的生理反应时间的测定等。电子自动化规划(EDA)及其相关技能,在医学范畴具有巨大的使用远景,有待进一步的研讨和开掘。

  3 结语

  VHDL是一种跟着电子技能的不断开展,为满意电路体系化和高度集成化要求而开展起来的一种新式硬件描绘言语。VHDL具有广泛的使用规模,在芯片及电路体系规划等方面发挥着日益重要的效果。以VHDL为中心的EDA技能使用于医学,能直观精确的丈量人体的脉息心跳,呼吸等生理活动,以及遭到外界影响的生理反应等,在医学范畴存在宽广的开展空间,跟着进一步的探究和实践,必将对医学的开展起到极大的推进效果。 

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