Component
3.1.3Tổ chức hệ thống phần cứng thu thập các tín hiệu điện não từ thiết bị điện não đồ EEG-
Trong hệ thống phần cứng, ngoài thiết bị có sẵn nh máy điện não EEG-7400, các điện cực của nó, hệ thống cần phải có card thu thập số liệu đa kênh và máy tính cá nhân tơng thích.
Trên thực tế có rất nhiều loại card khác nhau có thể dùng để thu thập các dạng tín hiệu tơng tự. ở đây sử dụng một loại card thu thập số liệu đa kênh của hãng AXIOM để ghép nối các kênh tín hiệu điện não của EEG-7400 với máy tính. Thiết bị ghi điện não EEG-7400, ngoài các tính năng của thiết bị ghi điện não hiện đại, còn đa các tín hiệu điện não sau khi đã đợc khuyếch đại và lọc của các kênh tới một đầu giắc ở trên giá phía saụ Biên độ tín hiệu của các kênh nằm trong khoảng từ -5Vữ5V rất thuận lợi cho việc sử dụng máy tính thu thập tín hiệu điện não xuất hiện trên đầu giắc này thông qua một card mở rộng.
Giắc đa ra các tín hiệu điện não của thiết bị EEG -7400 có 37 chân, xếp thành hai hàng lệch nhau, một hàng 19 chân còn hàng kia 18 chân. Bảng 3.1 mô tả chức năng các chân tín hiệu tại đầu giắc.
Chân số Tín hiệu Chân số Tín hiệu Chân số Tín hiệu
1 Kênh 1 13 Kênh 13 25 Không dùng
2 Kênh 2 14 Kênh 14 26 Không dùng
3 Kênh 3 15 Không dùng 27 Không dùng
4 Kênh 4 16 Không dùng 28 Không dùng
5 Kênh 5 17 Không dùng 29 Không dùng
6 Kênh 6 18 Không dùng 30 Không dùng
7 Kênh 7 19 Không dùng 31 Không dùng
8 Kênh 8 20 Không dùng 32 Không dùng
9 Kênh 9 21 Không dùng 33 Kênh M1
10 Kênh 10 22 Không dùng 34 Kênh M2
11 Kênh 11 23 Không dùng 35 Không dùng
12 Kênh 12 24 Không dùng 36 AG(ẠGND)
Bảng 3.1-Bố trí chân trên đầu giắc tín hiệu điện não của EEG-7400
Hệ thống đo ghi sử dụng máy tính để ghi lại giá trị tín hiệu của các kênh tín hiệu điện não ở giắc nàỵ Do đó hệ thống phải có khả năng thu thập đồng thời ít nhất 14 kênh tín hiệu điện não với dải biên độ từ -5Vữ5V và hai kênh tín hiệu đánh dấụ Chúng ta biết rằng tín hiệu điện não có tần số nằm trong dải từ 0.1Hz-1000Hz bao trùm lên dải tần số của rất nhiều tín hiệu điện sinh khác nhau, chẳng hạn nh của tín hiệu điện tim..vv (xem bảng 2.1). Vì vậy một card thu thập chính xác các tín hiệu điện não có thể đợc sử dụng để thu thập và ghi lại các tín hiệu điện tim (0.1Hz- 100Hz), với điều kiện các tín hiệu này đã đợc khuếch đại và lọc. Hơn nữa các thiết bị ghi điện tim phục vụ chẩn đoán chỉ cần 6 kênh ghi tín hiệu cho 6 đạo trình khác nhau cùng một lúc. Từ những yêu cầu kỹ thuật nh vậy trong hệ thống đã chọn card AX5210H của hãng AXIOM có đặc tính thu thập đồng thời 16 kênh tín hiệu và gửi số liệu của các kênh về máy tính. Sự lựa chọn này, nh đã lập luận ở trên, sẽ cho phép không những giải quyết việc thu thập đo lờng-điều khiển đối với tín hiệu điện não mà còn cho cả tín hiệu điện tim. Sau đây là một vài đặc tính kỹ thuật chính của AX5210H:
Số kênh đầu vào: 16 kênh đơn Độ phân giải:12 bit
Giải thông: 0-30KHz
Thời gian biến đổi A/D: lớn nhất 25às Thời gian thu thập kênh: lớn nhất 5às Độ chính xác của hệ thống: ±0.03%
Dải đầu vào: ±5V, ±2.5V, ±1.25V, ±0.625V, ±0.3125V-chọn bằng phần mềm. Mã đầu ra: nhị phân
Trở kháng đầu vào kênh: 100MΩ khi tắt và >10 MΩ khi bật Tần số cơ bản: 4MHZ
Tơng thích với các rãnh chuẩn ISA trên máy IBM PC/XT/AT và các máy tơng đ- ơng.
Vùng địa chỉ vào ra: lựa chọn bằng các chuyển mạch DIP trên card. Lựa chọn ngắt: có thể lựa chọn bằng jumper trên card với mức ngắt từ 2-7. Nguồn ngắt: một ngắt sẽ đợc phát ra khi kết thúc một biến đổi A/D.
Từ các đặc tính kỹ thuật chính của AX5210H trên đây trớc hết đòi hỏi máy tính phải có khe cắm mở rộng theo chuẩn ISA 16 bít. Các máy tính hiện nay chủ yếu hỗ trợ các cổng truyền thông nh RS-232, USB và các rãnh cắm mở rộng theo chuẩn PCỊ.vv, nhng bên cạnh các rãnh cắm này ngời ta vẫn bố trí ít nhất một rãnh theo chuẩn ISA để tơng thích với các thiết bị khác nhaụ Vì vậy việc chọn máy tính dùng cho hệ thống cũng không khó khăn lắm. Về cấu trúc của các rãnh cắm mở rộng ISA trong máy tính có thể tham khảo trong tài liệu tiếng việt [8]. Do phạm vi nghiên cứu cho nên phần này không đi tìm hiểu sự nối ghép phần cứng của AX5210H với máy tính trên khe cắm mở rộng ISẠ
Các đặc tính kỹ thuật của AX5210H cho phép thu thập đồng thời 16 kênh đơn với độ phân giải 12 bít, dữ liệu đầu ra dạng mã nhị phân, đảm bảo dải thông tần kênh đơn tới 30KHz, dải biên độ tín hiệu đầu vào các kênh có thể lựa chọn bằng phần mềm. Tổ chức hệ thống phần cứng đợc mô tả nh trong hình 3.2.
Hình 3.2-Tổ chức hệ thống thu thập số liệu 16 kênh tín hiệu điện não
Sơ đồ chân giắc đầu nối tín hiệu của AX5210H nh trên hình 3.3 bao gồm 50 chân ký hiệu từ 1ữ50 và chức năng của từng chân ghi bên cạnh.
16 kênh tín hiệu điện não
Máy tính PC ISA bus Card ISA thu thập 16 kênh tương tự Thiết bị điện não đồ EEG -7400 16 kênh (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.3-Bố trí chân giắc đầu nối tín hiệu của AX5210H
16 chân từ AI0ữAI15 là các đầu vào giành cho 16 kênh tín hiệu tơng tự, 16 chân dùng cho tín hiệu số trong đó 8 chân đầu vào dùng cho các tín hiệu số vào D/I bit 0ữD/I bit 7 và 8 chân đầu ra dùng cho các tín hiệu số ra D/O bit 0ữD/I bit 7.
Chúng ta quan tâm đến các chân đầu vào tơng tự AI0ữAI15 của giắc: các chân này đợc sử dụng cho 16 kênh vào tơng tự. Thông thờng khi ghi tín hiệu điện não với thiết bị EEG-7400 ngời ta sử dụng cả 16 kênh tín hiệu cùng một lúc, trong đó có hai kênh đánh dấu M1, M2 (ở đây chúng ta không đi tìm hiểu về bản chất và ý nghĩa của các kênh tín hiệu này trong y học, việc này giành cho các bác sỹ chẩn đoán). Vì vậy trong hệ thống phần cứng thu thập số liệu chúng ta phải tổ chức để thu thập đồng thời 14 kênh tín hiệu điện não, và hai kênh tín hiệu đánh dấụ Để đạt đợc điều đó sự ghép nối các kênh tín hiệu từ giắc tín hiệu của thiết bị EEG-7400 đến đầu giắc của AX5210H đợc bố trí tơng ứng nh trong bảng 3.2.
Đầu giắc AX5210H
Các kênh tín hiệu điện não từ EEG-7400
Đầu giắc AX5210H
Các kênh tín hiệu điện não từ EEG-7400
AI 0 Kênh đánh dấu M1 AI 8 Kênh 8
AI 1 Kênh 1 AI 9 Kênh 9
AI 2 Kênh 2 AI 10 Kênh 10
AI 3 Kênh 3 AI 11 Kênh 11
AI 5 Kênh 5 AI 13 Kênh 13
AI 6 Kênh 6 AI 14 Kênh 14
AI 7 Kênh 7 AI 15 Kênh đánh dấu M2
Bảng 3.2-Sự nối ghép các kênh tín hiệu điện não của EEG-7400 với AX5210H
Tuy nhiên còn một chân cực kỳ quan trọng không thể thiếu đợc đó là chân đất tín hiệu tơng tự chung cho cả 16 kênh điện não cũng phải đợc nối vào chân số 17 (ẠGND) của đầu giắc trên AX5210H.
AXIOM cung cấp bộ hai đĩa mềm chứa phần cài đặt chơng trình điều khiển và quản lý thiết bị của hãng, trong đó có phần điều khiển truy cập vào/ra cho AX5210H. Việc cài đặt chơng trình điều khiển thiết bị đợc thực hiện bằng cách chạy chơng trình "SETUP.EXE" trên đĩa cài đặt trong môi trờng Windows. Quá trình cài đặt sẽ tự động copy những tệp cần thiết vào hệ thống của máy tính. Sau khi cài đặt xong các trình điều khiển sẽ đợc copy vào th mục C:\WINDOWS\SYSTEM và đồng thời tạo ra th mục C:\AXDRV32 chứa các tiện ích, tài liệu hớng dẫn và các chơng trình ví dụ tiện lợi cho ngời sử dụng. Đồng thời trong menu Start\Programs
sẽ xuất hiện chơng trình điều khiển và quản lý thiết bị Devmrrg32 trong nhóm
Axiom Driver. Chạy chơng trình Devmrrg32 để thiết lập các tham số cấu hình của card và cấu hình của các kênh vào ra, sau đó chúng sẽ đợc lu trong tệp C:\WINDOWS\ AXDRV.INỊ
Các chức năng hỗ trợ viết chơng trình cho máy tính truy xuất, thu thập dữ liệu từ AX5210H đợc đặt trong tệp th viện liên kết động AXDRV32.DLL. Đây chính là một COM trong tiến trình cho phép các nhà lập trình khai thác và sử dụng. Để sử dụng đợc các hàm trong th viện này chúng ta phải biết cách khai báo và gọi nó trong môi trờng lập trình.
Tuy nhiên khi cần phải tự xây dựng đối tợng COM - tệp .DLL nh trong trờng hợp của chúng ta, cụ thể nếu muốn truy cập lên AX5210H bằng các thủ tục và hàm do chúng ta viết đòi hỏi phải biết cách truy xuất lên các cổng vào ra của máy tính và đồng thời phải nắm đợc nguyên tắc hoạt động, khuôn dạng dữ liệu và chức năng các thanh ghi trong không gian địa chỉ vào ra của AX5210H. Sau đây sẽ đi tìm hiểu các thanh ghi của AX5210H.