上海医疗器械高等专科学校.docx

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上海医疗器械高等专科学校

上海医疗器械高等专科学校

教案

2004～2005学年第1学期

学院（部、中心）

生物医学工程系

教研室（研究所）

医用电子仪器

课程名称

数字化医疗仪器

授课专业

医用电子仪器

主讲教师

乐建威

职称职务

副教授

使用教材

《数字医疗仪器》（自编）

上海医疗器械高等专科学校教务处制

二○○三年十二月

数字化医疗仪器课程教案

授课时间

第1周周1第3、4节

课时安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第一章数字化医疗仪器导论（1.1-1.2节）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握：

医疗仪器的分类、编码和监管；

熟悉：

生物医学测量的基本知识；

了解：

医疗器械发展动态。

教学内容（包括基本内容、重点、难点）：

1.1医疗仪器的分类与发展动态

1.1.1医疗器械的定义（重点）

1.1.2医疗器械产品分类方法

1.1.3医疗器械的产品分类及编码

1.1.4医疗器械行业监管体系的发展及现状（熟悉）

1.1.5医疗器械的发展动态（了解）

1.2生物医学测量的基础知识（熟悉）

1.2.1生物医学测量的范围

讨论、思考题、作业：

复习题

（一）1-2

参考资料（含参考书、文献等）：

《数字化医疗仪器》

教学过程设计：

复习_____分钟，授新课_87__分钟，安排讨论_____分钟，布置作业_3_分钟

授课类型（请打√）：

理论课√□讨论课□实验课□练习课□其他□

教学方式（请打√）：

讲授√□讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

多媒体√□模型□实物□挂图□音像□其他□

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减；

2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。

数字化医疗仪器课程教案

授课时间

第1周周4第3、4节

课时安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第一章数字化医疗仪器导论（1.2-1.3节）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握：

数字化医疗仪器组成特点与设计方法；

熟悉：

生物医学测量仪器的主要技术指标；

了解：

数字化仪器的现状及发展。

教学内容（包括基本内容、重点、难点）：

1.2.2生物医学测量的基本特点

1.2.3生物医学测量仪器的主要技术指标（难点）

1.3数字化医疗仪器组成特点与设计方法（重点）

1.3.1数字化仪器的组成及特点

1.3.2数字化仪器的设计要点

1.3.3数字化仪器的现状及发展（了解）

讨论、思考题、作业：

复习题

（一）3-5

参考资料（含参考书、文献等）：

《数字化医疗仪器》

教学过程设计：

复习_____分钟，授新课_87__分钟，安排讨论_____分钟，布置作业_3_分钟

授课类型（请打√）：

理论课√□讨论课□实验课□练习课□其他□

教学方式（请打√）：

讲授√□讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

多媒体√□模型□实物□挂图□音像□其他□

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减；

2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。

数字化医疗仪器课程教案

授课时间

第2周周1第3、4节

课时安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第二章医学信号数据采集系统设计（2.1节）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握：

A/D转换器的种类，ADC0809芯片与8031单片机接口电路及常用控制方式；

熟悉：

12位AD574芯片及其接口；

了解：

串行输出的单片A/D转换器MAX1241。

教学内容（包括基本内容、重点）：

2.1模拟量输入通道（重点）

2.1.1A/D转换器概述

数据采集系统是医学信号数字化的基础，模拟量输入/输出通道示意。

2.1.1A/D转换器概述

采样、量化和编码三个步骤，采样定理：

fs≥2fm，量化特性和量化误差。

A/D转换器的技术指标（①分辨率，②转换精度，③转换速率，④满刻度范围）。

A/D转换器的种类（逐次逼近式、积分式、并行式）。

2.1.2逐次逼近式ADC原理（难点）

8位ADC0809芯片及其接口，时序图，与单片机8031接口电路。

常用控制方式（程序查询方式、延时等待方式和中断方式）。

12位AD574芯片及其接口。

AD574与8031单片机的接口电路，单极性与双极性模入接线。

串行数据输出单片A/D转换器MAX1241简介，工作时序，与8031／51串行接口。

8031/51串行接口控制程序。

讨论、思考题、作业：

复习题

（二）1-3

参考资料（含参考书、文献等）：

《数字化医疗仪器》

教学过程设计：

复习_____分钟，授新课_85__分钟，安排讨论_____分钟，布置作业_5_分钟

授课类型（请打√）：

理论课√□讨论课□实验课□练习课□其他□

教学方式（请打√）：

讲授√□讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

多媒体√□模型□实物□挂图□音像□其他□

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减；

2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。

数字化医疗仪器课程教案

授课时间

第2周周4第3、4节

课时安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第二章医学信号数据采集系统设计（2.1节）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

熟悉：

3位双积分ADCMC14433原理及其与微机接口；

了解：

并行或特高速ADC原理及应用。

教学内容（包括基本内容、重点）：

2.1.3积分式ADC（重点）

3位双积分ADCMC14433原理

MC14433ADC结构框图及管脚功能

MC14433ADC输出时序，

MC14433ADC千位编码定义

MC14433ADC与8031／51接口

2.1.4并行或特高速ADC

并行或特高速ADC原理

并行型A/D转换器的应用

讨论、思考题、作业：

复习题

（二）5-6

参考资料（含参考书、文献等）：

《数字化医疗仪器》

教学过程设计：

复习_____分钟，授新课_87__分钟，安排讨论_____分钟，布置作业_3_分钟

授课类型（请打√）：

理论课√□讨论课□实验课□练习课□其他□

教学方式（请打√）：

讲授√□讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

多媒体√□模型□实物□挂图□音像□其他□

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减；

2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。

数字化医疗仪器课程教案

授课时间

第3周周1、4第3、4节

课时安排

4学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第二章医学信号数据采集系统设计（2.2节）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握：

D/A转换器与8031单片机接口电路及常用控制方式；

熟悉：

D/A转换原理及电路输入与输出形式；

了解：

D/A转换器的主要技术指标。

教学内容（包括基本内容、重点）：

2.1模拟量输出通道（重点）

2.2.1D／A转换器概述

D/A转换原理：

R－2R梯形网络

D/A转换器的主要技术指标：

分辨率、转换精度、转换时间、尖峰误差

D／A转换电路输入与输出形式（不含、含单个、含双个数据锁存器）

D/A的输出电路分为:

单极性电路双极性电路

2.2.2D/A转换器与微机接口

8位D/A转换器DAC0832（含有双输入数据锁存器）及其与微机接口

单缓冲、双缓冲接口的程序

12位D/A转换器DAC1208与8031微机接口

2.2.3D/A转换器应用举例

锯齿波及任意波形的产生

A/D与D/A变换的应用小结

讨论、思考题、作业：

复习题

（二）7-9

参考资料（含参考书、文献等）：

《数字化医疗仪器》

教学过程设计：

复习___分钟，授新课87×2分钟，安排讨论___分钟，布置作业3×2_分钟

授课类型（请打√）：

理论课√□讨论课□实验课□练习课□其他□

教学方式（请打√）：

讲授√□讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

多媒体√□模型□实物□挂图□音像□其他□

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减；

2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。

数字化医疗仪器课程教案

授课时间

第4周周1第3、4节

课时安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第二章医学信号数据采集系统设计（2.3节）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握：

基于单片机的数据采集系统；

熟悉：

数据采集系统组成；

了解：

采样/保持器的质量技术指标。

教学内容（包括基本内容、重点）：

2.3医学信号数据采集系统设计（重点）

2.3.1数据采集系统组成

数据采集系统（图2-31）由多路开关、采样/保持器、放大器、A/D转换器、计算机等组成

模拟多路开关CD4051及接口

采样/保持器有两种工作方式，即采样方式和保持方式

采样/保持器的质量技术指标：

捕获时间、孔径时间、保持建立时间、孔径抖动、衰减率。

LF198/298/398的原理

2.3.2基于单片机的数据采集系统举例

16路的数据采集系统的工作过程

讨论、思考题、作业：

复习题

（二）10-11

参考资料（含参考书、文献等）：

《数字化医疗仪器》

教学过程设计：

复习_____分钟，授新课_87__分钟，安排讨论_____分钟，布置作业_3_分钟

授课类型（请打√）：

理论课√□讨论课□实验课□练习课□其他□

教学方式（请打√）：

讲授√□讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

多媒体√□模型□实物□挂图□音像□其他□

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减；

2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。

数字化医疗仪器课程教案

授课时间

第4周周4第3、4节

课时安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第二章医学信号数据采集系统设计（2.3节）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

熟悉：

基于PC机的数据采集系统。

教学内容（包括基本内容、重点）：

2.3.3基于PC机的数据采集系统（重点）

PC-6330D模入接口卡的使用方法

一．硬件结构

1．主要技术参数

2．工作原理

3使用与操作

（1）输入插座接口定义

（2）I/O基地址选择

控制端口与数据格式

查询A/D转换状态数据格式

A/D转换结果数据格式

A/D转换数码与模拟量的关系

二、软件设计

对通道1连续采样100次，程序启动和查询

讨论、思考题、作业：

复习题

（二）12-13

参考资料（含参考书、文献等）：

《数字化医疗仪器》

教学过程设计：

复习_____分钟，授新课_87__分钟，安排讨论_____分钟，布置作业_3_分钟

授课类型（请打√）：

理论课√□讨论课□实验课□练习课□其他□

教学方式（请打√）：

讲授√□讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

多媒体√□模型□实物□挂图□音像□其他□

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减；

2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。

数字化医疗仪器课程教案

授课时间

第5周周1第3、4节

课时安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第三章数字化医疗仪器人机接口（3.1节）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握：

；

熟悉：

键盘输入基础知识及接口；

了解：

。

教学内容（包括基本内容、重点）：

3．1键盘与接口（重点）

3.1.1键盘输入基础知识

一、键盘的组织

1.编码式键盘（键和专用键盘编码器构成，有键按下,自动生成键值）；2.非编码式键盘

二、键盘的工作方式

1.编程扫描方式（查询方式）；2.中断工作方式；3.定时扫描方式

三、键抖动及消除（硬件电路消除法，软件延时法）

四、键连击的处理

3.1.2独立式键盘接口方法

1.查询方式

2.中断方式

3.1.3矩阵式键盘接口方法

一、行扫描法步骤:

二、线路反转法

讨论、思考题、作业：

复习题（三）1-5

参考资料（含参考书、文献等）：

《数字化医疗仪器》

教学过程设计：

复习_____分钟，授新课_85__分钟，安排讨论_____分钟，布置作业_5_分钟

授课类型（请打√）：

理论课√□讨论课□实验课□练习课□其他□

教学方式（请打√）：

讲授√□讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

多媒体√□模型□实物□挂图□音像□其他□

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减；

2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。

数字化医疗仪器课程教案

授课时间

第5周周4第3、4节

课时安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第三章数字化医疗仪器人机接口（3.2-3节）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握：

七段LED显示及接口；

熟悉：

单个与点阵式LED显示器；

了解：

键盘分析程序。

教学内容（包括基本内容、重点）：

3．2键盘分析程序

单义键:

一键一义；多义键:

一键多义

3.2.1直接分析法（单一键构成的键盘）

3.2.2状态分析法

3.3LED显示及接口

3.3.1LED显示原理

一、单个LED显示器

二、七段LED显示器

三、点阵式LED显示器

3.3.2七段LED显示及接口

一、静态显示及其接口

二、动态扫描显示及其接口

3.3.3点阵LED显示器

讨论、思考题、作业：

复习题（三）6-8

参考资料（含参考书、文献等）：

《数字化医疗仪器》

教学过程设计：

复习_____分钟，授新课_85__分钟，安排讨论_____分钟，布置作业_5_分钟

授课类型（请打√）：

理论课√□讨论课□实验课□练习课□其他□

教学方式（请打√）：

讲授√□讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

多媒体√□模型□实物□挂图□音像□其他□

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减；

2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。

数字化医疗仪器课程教案

授课时间

第6周周1第3、4节

课时安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第三章数字化医疗仪器人机接口（3.4节）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

熟悉：

光栅扫描CRT字符显示系统原理；

了解：

光栅扫描与随机扫描CRT图形显示系统。

教学内容（包括基本内容、重点）：

3．4CRT显示及接口

3.4.1光栅扫描CRT字符显示系统

一、光栅扫描CRT字符显示原理

二、双行缓冲器工作方式

三、系统的定时

四、CRT显示电路的组成

3.4.2光栅扫描CRT图形显示系统

3.4.3随机扫描CRT图形显示系统

讨论、思考题、作业：

复习题（三）9-10

参考资料（含参考书、文献等）：

《数字化医疗仪器》

教学过程设计：

复习_____分钟，授新课_87__分钟，安排讨论_____分钟，布置作业_3_分钟

授课类型（请打√）：

理论课√□讨论课□实验课□练习课□其他□

教学方式（请打√）：

讲授√□讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

多媒体√□模型□实物□挂图□音像□其他□

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减；

2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。

数字化医疗仪器课程教案

授课时间

第6周周4第3、4节

课时安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第三章数字化医疗仪器人机接口（3.5节）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

熟悉：

LCD数码显示技术；

了解：

点阵式LCD显示。

教学内容（包括基本内容、重点）：

3．5LCD数码显示技术

LCD优点：

耗电低，驱动电压低，结构空间小，有效显示面积大、体薄物轻。

3.5.1LCD数码显示

三线LCD显示电路

3.5.2点阵式LCD显示

有专用指令集，受CPU控制，产生驱动LCD的时序脉冲，控制LCD工作状态，管理LCD显示存储区。

E-1330特点、引脚、指令集、应用

讨论、思考题、作业：

自习

参考资料（含参考书、文献等）：

《数字化医疗仪器》

教学过程设计：

复习_____分钟，授新课_90__分钟，安排讨论_____分钟，布置作业__分钟

授课类型（请打√）：

理论课√□讨论课□实验课□练习课□其他□

教学方式（请打√）：

讲授√□讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

多媒体√□模型□实物□挂图□音像□其他□

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减；

2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。

数字化医疗仪器课程教案

授课时间

第7周周1第3、4节

课时安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第三章数字化医疗仪器人机接口（3.6节）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

熟悉：

TPuP-40B/C微型打印机及其接口；

了解：

热转印打印机及激光打印机。

教学内容（包括基本内容、重点）：

3．6打印机接口

3.6.1TPuP-40B/C微型打印机及其接口

一、TPuP-40B/C微型打印机接口信号

DB0~DB7:

单向数据传输线.

STB:

数据选通信号,上升沿将8位数据输入打印机并被保存.

BUSY:

“忙”信号.有效时,主机不得使用STB向打印机送数.

ACK:

“应答”信号.有效时,表示打印机已经取走数据.

二、TPuP-40B/C与MCS-51单片机接口（图3-37）

二、TPuP-40B/C打印代码（表3-6）

四、汉字打印技术

1.采用打印点阵图的命令

2.汉字打印功能

五、微型打印机接口管理程序

3.6.2热转印打印机

3.6.3激光打印机

讨论、思考题、作业：

复习题（三）11

参考资料（含参考书、文献等）：

《数字化医疗仪器》

教学过程设计：

复习_____分钟，授新课_87__分钟，安排讨论_____分钟，布置作业_3_分钟

授课类型（请打√）：

理论课√□讨论课□实验课□练习课□其他□

教学方式（请打√）：

讲授√□讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

多媒体√□模型□实物□挂图□音像□其他□

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减；

2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。

数字化医疗仪器课程教案

授课时间

第7周周4第3、4节

课时安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第四章数字化医疗仪器通信接口（4.1节）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

熟悉：

GP-IB标准接口系统的基本特性；

了解：

三线挂钩原理。

教学内容（包括基本内容、重点）：

4．1GP-IB通用接口总线

4.4.1GP-IB标准接口系统概述

一.GP-IB标准接口系统的基本特性

进行联络至少有讲者,听者,控者三类装置.

二.GP-IB标准接口的总线结构

24芯电缆,其中16条被用做信号线,其余被用做逻辑地线及屏蔽线.

三.三线挂钩原理

4.1.2接口功能和接口消息

4.1.3GP-IB标准接口系统的运行（图4-4）

讨论、思考题、作业：

复习题（四）1-2

参考资料（含参考书、文献等）：

《数字化医疗仪器》

教学过程设计：

复习_____分钟，授新课_87__分钟，安排讨论_____分钟，布置作业_3_分钟

授课类型（请打√）：

理论课√□讨论课□实验课□练习课□其他□

教学方式（请打√）：

讲授√□讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

多媒体√□模型□实物□挂图□音像□其他□

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减；

2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。

数字化医疗仪器课程教案

授课时间

第8周周1第3、4节

课时安排

4学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第四章数字化医疗仪器通信接口（4.2节）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

熟悉：

GP-IB标准接口系统的基本特性；

了解：

三线挂钩原理。

教学内容（包括基本内容、重点）：

4．2串行通信总线

4.2.1串行通信基本方式

同步通信:

传输速度快,实用性差,容易出错.

异步通信:

传输速度较慢,出错率低.

4.2.2串行通信协议

每个串行数据由起始位,数据位,奇偶校验位和停止位组成.

在异步通信中,接受和发送双方必须保持相同的传送速率即波特率.

波特率:

每秒传送的二进制数（比特/秒）.

4.2.3RS-232C标准（图4-16）

RS-232C标准使用负逻辑；传输线驱动器MC1488;传输线接受器MC1489.

讨论、思考题、作业：

复习题（四）3-4

参考资料（含参考书、文献等）：

《数字化医疗仪器》

教学过程设计：

复习_____分钟，授新课_87__分钟，安排讨论_____分钟，布置作业_3_分钟

授课类型（请打√）：

理论课√□讨论课□实验课□练习课□其他□

教学方式（请打√）：

讲授√□讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

多媒体√□模型□实物□挂图□音像□其他□

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减；

2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。

数字化医疗仪器课程教案

授课时间

第8周周4第3、4节

课时安排

4学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第四章数字化医疗仪器通信接口（4.2节）

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

熟悉：

GP-IB标准接口系统的基本特性；

了解：

三线挂钩原理。

教学内容（包括基本内容、重点）：

4.3串行通信接口电路的设计

4.3.1智能仪器串行通信接口的结构

4.3.2MCS-51系统串行通信设计举例

4.3.3PC机系统与MCS-51系统的通信

4.4RS-422总线与RS-485总线

4.5USB通用串行总线

讨论、思考题、作业：

复习题（四）5-6

参考资料（含参考书、文献等）：

《数字化医疗仪器》

教学过程设计：

复习_____分钟，授新课_87__分钟，安排讨论_____分钟，布置作业_3_分钟

授课类型（请打√）：

理论课√□讨论课□实验课□练习课□其他□

教学方式（请打√）：

讲授√□讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

多媒体√□模型□实物□挂图□音像□其他□

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减；

2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。

数字化医疗仪器课程教案

授课时间