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使用LPC1700的IEC60601-1-8音频警报发生器

时间:2023-04-18 00:19
本文摘要:讲解IEC(国际电工委员会)获取了第一个关于医疗设备音频和视频报警的重点标准,即IEC60601-1-8。通过将重点探讨于资料的音频警告部分,IEC60601-1-8标准拒绝,必需使特定的旋律对应于特定的生理机能。 这样就能确保报警的数量是受限的,而会在有所不同的制造商之间随便变化。它也将报警的数量容许在8个,并用于了每一个的规劝和应急形式。 应急(高级优先权)形式用于反复的五音符旋律。规劝(中等优先权)报警用于高级优先权形式的前三个音符,但不反复。

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讲解IEC(国际电工委员会)获取了第一个关于医疗设备音频和视频报警的重点标准,即IEC60601-1-8。通过将重点探讨于资料的音频警告部分,IEC60601-1-8标准拒绝,必需使特定的旋律对应于特定的生理机能。

这样就能确保报警的数量是受限的,而会在有所不同的制造商之间随便变化。它也将报警的数量容许在8个,并用于了每一个的规劝和应急形式。

应急(高级优先权)形式用于反复的五音符旋律。规劝(中等优先权)报警用于高级优先权形式的前三个音符,但不反复。将察觉到的应急程度设计到声音中的某些原理早已被应用于到这些信号中;例如,中等优先权音调比高级优先权音调更加较慢的下降和下降时间,以及用作高级优先权报警的较为慢的节奏。

标准中也获取了一种自由选择的低级优先权报警音调;该声音只有两个音符。IEC60601-1-8音频报警标准获取了富裕和声的音调,以便使它们更容易定位、并能避免屏蔽的阻碍。范畴与对应旋律的数量都受限,从而能取得更容易掌控的有所不同报警顺序。

另外,报警的优先权要求了报警中音符的数量,以及音符顺序的动态特征。这使得人们更容易确认报警的应急程度。这样,IEC60601-1-8标准解决问题了许多以前报警的容许因素,而且将有助提高患者的安全性。以算法形式分解IEC60601-1-8报警当前许多的IEC60601-1-8实施方案都是音频储存在存储器中的录音形式的报警。

其缺点是,它必须闲置大量的存储器空间来储存文件,以及程序空间来掌控音频。与之比起,以算法形式分解报警在存储器利用方面是一种十分有效地的方法,而且容许有相当大的灵活性,需要在符合IEC60601-1-8技术规格的同时对音符展开自定义。芯片上拒绝的功能资源为了在芯片上制备报警音调,必须在固件中实行下列功能:定点信号发生器-这获取定点基准,以便以数字形式建构报警音调,从而有效地原作内部样品速率和DAC输入速率。

这还获取用作音符定序器和正弦发生器的时间基准。正弦发生器-这掌控音符脉冲的上升时间、下降时间和振幅。音符的下降和下降时间也是报警优先权的函数。

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音符定序器-基于报警的类型和优先权等级,以准确的节奏按顺序通过准确的音符。音符发生器-这分解人组一起构成基本音符与谐波的多重正弦波音调;由这些基本音符人与自然波包含警告音符。

关于展示模式,通过UART1和终端程序获取一个菜单驱动的用户模块。这还包括有所不同的菜单、一个串行端口驱动程序、和一个非常简单的命令处理程序。

定点信号发生器它利用芯片上的定时器来原作用作算法音调发生器的取样速率/DAC输入速率。针对25ksps的DAC输入速率,定时器被设置为间隔40s分解一个中断。这被自由选择为正处于音频范围上方,而且远高于Nyquist(尼奎斯特)频率,以容许在DAC上使用低成本的滤波器。

中断服务程序中的软件计时器也获取1ms的超时。如下文所述,它被用作正弦掌控功能和音符定序器。正弦发生器正弦发生器掌控正在分解的音调的动态音量。由于IEC技术规格还包括音调的下降和下降时间,所以分解一个基于时间的变量。

当音符关上时,正弦变量的值以可控的速率从0减小到仅次于原作水平。当音符重开时,这也不会某种程度再次发生;音量将以可控的速率增大,直到它超过0为止。下降和下降时间是可以编程的;而且,与高级优先权音调比起,中等和低级优先权音调具备较快的下降/下降时间。正弦发生器用于1ms超时作为其定点基准。

音符定序器作为报警之分类和优先权的函数,IEC60601-1-8标准规定了比较音符顺序和音调的瞬时特征。音符定序器输入具备准确持续时间和间隔的音调,以符合等价优先权的报警的瞬时特征。对于高级优先权报警,其顺序被规定为一种5音符顺序;它反复一次,所以总共有10个音符。

中等优先权报警是一种3音符顺序,但不反复。关于等价报警类型的三音符顺序与同类高级优先权顺序的前三个音符完全相同,以便更为更容易地掌控报警。高级优先权报警的节奏慢于中等优先权报警。有所不同数量的音符和节奏差异需要更容易地区分报警的优先权。

音符发生器为了更容易地符合标准,基本音符和4个谐波将作为分开的正弦波而分解,然后由数字方式人组一起。在芯片上分解正弦波的方法有很多种:还包括正弦表格查询、数学库算法、泰勒级数进行和迭代振荡器。

迭代振荡器是一种具备适合系数的IIR滤波器结构,一旦正确地初始化,就能构建波动。由于这是较为有效地的方法之一,而且具备非常低的杂讯,因此迭代振荡器将被用作分解每个音符所必须的基本音符和4个谐波。

图1双抽头IIR滤波器Goertzel算法最简单的迭代方法之一是Goertzel算法;图1表明了一种非常简单的双抽头IIR滤波器。这是十分简单的算法,除了作为正弦波发生器以外,它还能被用于窄带音调探测器。通过分析作为振荡器的算法,随着以相同的跨度减小角度,我们想需要计算出来该角度的正弦值。

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假设需要从正弦级数中的两个以前的增量值来计算出来角度的正弦值,那么针对图1,就能写公式(1):(1)在公式(1)中,x和y是IIR滤波器的系数,a是接续角,而b是增量角。为了找到两个系数的值,重新整理并修改公式1,如公式2右图。

(2)通过代入下列三角恒等式,之后拓展公式2:(3)我们得出结论:重新整理:(5)为了保证此式对于所有n都正式成立,必需让括号中的两个表达式符合:(6)当解法时,这就能得出结论用作迭代IIR滤波器的系数:(7)将它代返回完整公式中,得出结论:(8)重新整理:(9)代入样品值Y[n]=sin(a+nb),得出结论:(10)由于系数之一相等-1,所以在每个步距角增量处的计算出来就只必须牵涉到两个以前计算结果的一个乘法和一个除法(假设系数已事前计算出来)。在运营了上面的公式后,y[-1]值被迁移到y[-2]变量中,并且将计算出来出有的y[n]值迁移到y[-1]变量中,以打算在下一个步距角处的计算出来。这增进了Cortex-M3十分有效地的运营。

Goertzel初始化为了让Goertzel需要作为振荡器发挥作用,y[-1]和y[-2]值必需要展开初始化。


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