专利名称：一种光栅扫描数字存储显示方法及装置的利记博彩app
技术领域：
本发明属于一种电信号观测方法及装置，特别适用于频率不高的电信号的存储、显示和测算场合，例如，医疗信号观测、诊断和监护等。
自然界里有多种多样频率不高的信息，例如，动物体和人体内的生理信号。显示这些属于低频类的信号，过去通常采用长余辉示波手段，但效果不好，随着存储器技术及微处理机技术高度发展，还产生了存储示波技术。
存储示波技术，应用A/D、D/A、RAM和数字电路或微处理机控制技术，以不低于信号频率最高分量2倍的采样频率，将信号A/D采入RAM，同时，将RAM中的一段信号数据不断快速往复地送出显示，而在屏面上呈现出一整段亮度不衰减的波形，并使波形可以实时滚动显示和瞬时冻结显示。这样就从根本上克服了长余辉示波光迹随时间减弱、回扫显示间断和信号不能保存的缺陷，大大提高了观测效果。但在显示波形时，还要求再加入字符、光标等显示，以便提示操作、指示状态和直接于屏面对信号进行测量等。所述存储示波技术采用的装置通常有两种类型。一种是在示波器或CRT显示器上随机扫描实现，如安玉忠等，“用RAM实现生理信号记忆示波”，医疗器械，1984年第8卷第1期，13-16页;关成来，“磁偏转CRT数字存储示波器的研制”，医疗器械，1984年第8卷第4期，24-26页。另一种是用CRT光栅扫描图形显示方式进行，如容观澳等，“视频随机存储器技术”，电子科学技术，1984年4月第3-5，35页，19844，以及通用计算机图形显示器设备等。所述随机扫描显示方式，如用示波器显示，则屏面过小;用磁偏转CRT显示需设置专门的偏转系统和V-I扫描驱动电路，则实现时的工作量较大;它们的共同缺陷是显示信号的道数要受到显示部件扫描频率容限的限制;显示波形的同时还要显示字符和长垂线光标等是十分困难的。如用一般视频光栅扫描图形显示方式，虽然在显示波形的同时，再显示字符、光标等较容易，但其由于屏面点阵空间用视频帧存RAM一一对应全部表达出，耗费的视频帧存RAM量就很大。例如，512×512个像素的屏面密度，视频帧存RAM容量至少需要256Kbit，这不但制造成本增大，更重要的是，更新其内容需要较长时间，实现实时滚动显示很困难。除此以外，现有的存储示波装置在功能上还存在着一个缺陷。即，在实时滚动显示时，内存只能动态保存屏面显示的波形信号数据，瞬时冻结，也只能保持屏面冻结时刻的当前这一段波形，以前的信号全部丢失，从而不能适应长范围区域的信号捕捉、选取及观测。
本发明的目的是为了更简便地完成多道信号存储示波，使显示信号的道数不受扫描系统的限制、所花费的波形视频帧存RAM量大大减少、同时又可以方便地显示字符及长垂线光标;此外，能够动态保存长范围的信号数据，瞬时冻结后，可把冻结以前多倍于屏面内容的信号自由连续来回搜寻显示(冻结回顾)。
本发明的技术构思为显示部件采用视频垂直光栅扫描方式工作，扫线方向由下向上，并从左向右移动。适当地设置行、场扫描频率，可以决定每场扫描线数，也即决定屏面扫线密度。设置一个波形视频帧存储器WVRAM，装载要显示的波形的采样数据，其容量与每场有效扫描线数一样多(以显示一道信号波形为例)，采样数据按时间序列依次排列。通过时序电路，使波形视频帧存储器WVRAM的单元地址与扫描线一一对应。设置一个按帧循环的地址时序访问波形视频帧存储器WVRAM，其规律为屏面每扫描一线，把与该扫描线相对应的波形视频帧存储器WVRAM的单元的内容读出，送入一个数字比较符合电路中。该数字比较符合电路中有一计数器和一比较器。扫线正程开始后，计数器由高速脉冲开始计数。当计数值达到与波形视频帧存储器WVRAM送来的信号数据值一致时，比较器输出一个符合脉冲，该脉冲距扫描起始的时间，就由信号数据值决定。将该脉冲送出增辉显示，则在屏面上的这条垂向扫线上出现一个由信号数据值大小决定位置高低的亮点。当扫描下一条线时，波形视频帧存储器WVRAM下一个单元的信号数据就被读出，同样地经上述数字比较符合，产生出该扫描线由该信号数据决定位置的亮点。一线一线的扫描，波形视频帧存储器WVRAM的内容就依次读出，屏面波形点依次产生出。当一帧内的扫描线全部扫完，波形视频帧存储器WVRAM的内容也就被全部读出一遍，屏面上也显示了一帧波形点。之后，进入下一帧扫描，访问波形视存储器WVRAM的循环地址复始，继而重复上一帧的所有过程。不断如此往复下去，屏面上的波形不断重复显示，从而呈现一幅完整的由波形视存储器WVRAM中信号数据决定的波形。
以上是显示一道波形的情况。如显示多道波形，只需将波形视频帧存储器WVRAM和数字比较符合电路设计成多套，每道信号对应于一套，分别产生出各道信号的显示脉冲，最后迭加在一起，就在每条扫描线上产生多个波形点的显示脉冲，从而在屏面上显示出多道信号。从理论上讲，这样可以显示任意道波形，因为它不影响扫描系统，只在扫线上产生多个波形的显示亮点。
沿用现有的视频光栅扫描字符显示原理，另外构置一个视频垂直光栅扫描字符显示模块(其内的字形ROM内容需要扭转90度)，产生字符显示信号。将此信号与波形显示信号迭加合并，则很方便地完成字符同时显示。
再另外构设一个光标显示模块，产生在每帧垂直光栅扫线中任意决定出一条、两条或多条来增辉的信号，并将其迭加到波形及字符的显示信号中，则非常简便地实现了长垂线光标的同时显示。
实现冻结回顾显示，即冻结后可把冻结以前数倍于屏面内容的信号连续拉回显示的方法是，设置一个容量数倍于波形视频帧存储器WVRAM的数据缓存RAM，并使其在逻辑上构成一循环RAM(简称LRAM)。我们使采样信号先进入该数据循环缓存LRAM，同时，跟随着采样，将当前一段屏面显示得下的数据传入波形视频帧存储器WVRAM，从而，屏面滚动显示当前一段信号。数据循环缓存LRAM动态保存着前面数倍于屏面的一长段信号。冻结时，屏面固定显示冻结时刻的一段波形，数据循环缓存LRAM存储着这以前一长段波形的数据。这时，我们将数据循环缓存LRAM的内容往前(或往后)依次地传入波形视频帧存储器WVRAM，就可在屏面上连续搜寻显示冻结以前的数倍于屏面的一长段信号波形。
在整个系统上，应用微处理机技术，从而可以灵活地控制协调，并可编程，进行各种处理和计算。
本发明的技术构思，可借助于附图
来进一步说明之。
附图一，是系统总结构框图。本系统的总体工作原理为在微处理机(2)的控制下，多道信号AS经多路A/D变换器(1)转换为数字量，并依次不断地送入数据存储器RAM(4)中的数据循环缓存LRAM区。与此同时，不断地跟随着采样，把当前一段屏面显示得下的数据，在场逆程期间，通过DMA传送控制器(5)传送入波形显示模块(6)中。波形显示模块(6)在时序分频器(10)提供的时序作用下，自行把系统送来的信号数据转换成波形显示信号。这时屏面上波形实时滚动显示。若停止A/D采样及停止DMA数据传送，则波形显示模块(6)中的数据保持当前这一段不被更新，屏面波形则冻结显示。此时，数据存储器RAM(4)中的数据循环缓存LRAM保存有数倍于屏面的一长段屏面内容以前的信号数据，通过向前或向后逐步将其调入波形显示模块(6)，则实现冻结回顾显示。字符显示信号和垂线光标显示信号由字符显示模块(7)和光标显示模块(8)分别产生。微处理机(2)可以对字符模块(7)和光标模块(8)访问，而控制屏面上字符显示内容和光标显示位置。视频合成器(11)将来自时序分频器(10)送来的行、场同步信号以及由波形显示模块(6)、字符显示模块(7)和光标显示模块(8)产生的各种显示信号合成为一路视频信号，送到视频垂直光栅扫描显示器(12)完成显示。视频垂直光栅扫描显示器(12)可以利用普通的视频光栅器件，如普通电视机或计算机的CRT显示器，通过将其扫描偏转线圈的位置扭转90度的方法，即把原来的水平光栅扫描方式改为垂直扫描方式。
附图二，是波形显示模块(6)中显示一道波形的电路结构。波形视频帧存储器WVRAM(6-2)经地址切换器(6-1)控制，可由系统地址访问或由波形时序器(10-1)发出的循环刷新地址访问。正常显示工作时，地址切换器(6-1)将波形视频帧存储器WVRAM(6-2)切接于波形时序器(10-1)上，数据开关门(6-3)悬空。这时，每一扫线逆程期间，波形时序器(10-1)给出地址使波形视频帧存储器WVRAM(6-2)的一个对应于该扫描线的单元的内容被读出并送入寄存器(6-4)。同时，寄存器(6-4)中原来的数据送入寄存器(6-5)。从而寄存器(6-5)装着前一扫线时间的波形数据。寄存器(6-4)，(6-5)的内容分别经数字比较器(6-6)，(6-7)与计数器(6-8)的值比较。计数器(6-8)的值在扫描逆程时回零，进入正程后，由高速脉冲HCLK计数。随着扫描正程进行，计数器的计数值不断增大。当计数值与寄存器(6-4)及(6-5)的内容相等时，数字比较器(6-6)和(6-7)分别发出符合脉冲送至触发门(6-9)。触发门(6-9)将这两个脉冲整理成由这两个脉冲到来时刻决定前后沿的脉宽信号TW1，送出显示。从而，屏面该扫线上显示出一段连接本波形点和前一波形点的亮线段。扫描下一条线时，波形视频帧存储器WVRAM(6-2)的下一个对应单元的数据被读出并送入寄存器(6-4)，寄存器(6-4)原来的内容进入寄存器(6-5)，重复前述过程。如此进行下去。一帧扫描完，波形视频帧存储器WVRAM(6-2)的内容就被读出并转换到屏面上显示一遍，之后，波形时序器(10-1)的地址复始。下一帧扫描时，重复前一帧过程，从而完成屏面显示刷新。单稳触发器(6-10)控制每线正程扫描时计数器(6-8)的计数起始时刻，从而控制整个波形的上下平移。
当外界系统访问波形视频帧存储器WVRAM(6-2)时，地址切换器(6-1)将波形视频帧存储器WVRAM(6-2)切接到系统地址总线AB上，同时，数据开关门(6-3)也开通。从而，系统可对波形视频帧存储器WVRAM(6-2)读写数据，控制波形视频帧存储器WVRAM(6-2)中的内容，也即控制了屏面上的显示内容。
显示多道信号时，例如四道，可以将波形视频帧存储器WVRAM(6-2)的容量按道数扩大四倍，把寄存器(6-4)，(6-5)，数字比较器(6-6)，(6-7)，计数器(6-8)，触发门(6-9)和单稳触发器(6-10)组成的数字比较符合电路配成四套，并使波形时序器(10-1)产生的循环地址时序相应变更，使每线扫描逆程中，将四个对应的波形数据分别从波形视频帧存储器WVRAM(6-2)读出送至四套数字比较符合电路中，而形成四道波形各自的显示信号，送至视频合成电路(11)中去迭加。最后，就显示出四道波形。
附图三，是光标显示模块(8)中的电路结构图。光标时序器(10-2)产生出每帧的扫描线地址信号，当光标时序器(10-2)输出的扫线地址信号变化至与锁存器(8-1)中的内容一致时，数字比较器(8-2)产生一符合信号TC1，将所述信号送显示，从而决定出屏面上这条扫描线显亮，而得到一条由锁存器(8-1)内容确定的垂线光标。系统可以对锁存器(8-1)写入不同的数值，从而可改变屏面光标的位置。
欲显示多条光标，可设置多套锁存器(8-1)和数字比较器(8-2)都与光标时序器(10-2)相接，即可实现。
字符显示模块(7)内的电路结构与一般计算机用的CRT字符显示器的类似。有区别的是，一般CRT字符显示是在水平光栅扫描方式下完成的，而本系统是采用垂直光栅扫描方式，所以本系统内部的字符发生器(即字形ROM)的内容要作相应的改动。
附图四，是附图一中视频合成器(11)的内部结构。(11-1)是“或”逻辑门，它将波形、字符及光标各个显示信号(TW1，TW2，…，TCl，……，TX等)迭加在一起;(11-2)是“异或”逻辑门，它将行扫描同步信号HS和场扫描同步信号VS合成;(11-3)为电平组合电路，它把显示信号与同步信号按要求的电平进行搭配，并进行阻抗变换，输出合乎标准的全视频显示信号Video。
本发明与现有的磁偏转CRT随机扫描存储示波技术相比，优越之处在于①不需专门制作难态较大的磁偏转驱动电路，采用通用光栅扫描显示器即可(如普通电视机或CRT光栅显示器);②显示信号的道数不受扫描系统频响的限制，因此可以同时显示很多道信号;③免去了D/A器件，显示信号全是数字量，能够节省资投和提高线性度;④显示波形的同时，可以很方便地显示字符及光标。
与现有的视频光栅扫描图形存储显示技术方案相比，本发明所用的视频帧存RAM的容量可小一个数量级。例如，512×512个像素的屏面密度下显示四道波形，本发明仅需要视频帧存RAM量2K×8bit，而用图形存储显示方式则需要32K×8bit。此外，本发明的视频帧存RAM中的数据形式与采样数据形式一致，因此控制很方便;而图形存储显示方式中则不一致，需要多进行一次数据变换。
本发明的突出功能为，①花费最小的视频帧存RAM量达到多道信号的存储显示，并能方便地同时显示字符及光标;②波形点以连线方式显示，减小了光栅点阵表达的离散感;③多道信号的存储示波不但能够实时滚动和冻结显示，而且冻结后，还可以把屏面当时内容以前的数倍于屏面长度的一长段信号拉回来连续搜寻显示(冻结回顾显示)。目前，我们见到的国内外同类设备都不具备这一性能;④具有程序处理能力，可以编程进行信号的处理和测算。譬如，直接在屏面上用光标对波形进行测量、计算，结果可立即显示在屏面上。
应用本发明构成的低频信号存储、显示和测算装置，功能较多，实现起来简便，并且成本较低。将它应用于特定领域，如，医疗信号监测诊断方面，可以构成多种价廉实用的设备。根据我国的元件材料、工艺水平以及经济水平，用本发明的技术方法制成的仪器是非常理想的。其在显示功能上并不比进口设备差，因而可以成为符合我国国情的仪器设备，不仅可以替代一部分进口需求，而且有可能打入国际市场。
本发明的一个实施例为用普通电视机作显示部件，显示信号的道数为四道，屏面密度为384×384个像素空间，波形视频帧存储WVRAM(6-2)的容量为1.5K×8bit，冻结回顾显示的信号长度是屏面显示内容的5～6倍;屏面上可重迭显示16行×64列通用字符以及两条长垂线光标;用光标可在屏面上测算波形的时间值、幅度值和曲线面积等;内部还具有扩充编程能力，可以根据需要编程作其他处理或计算。
本实施例的整体结构与附图一相同。微处理机(2)采用Z80-CPU;A/D变换器(1)有四个通道;数据存储器RAM(4)中数据循环缓存LRAM容量为8KB;DMA传送控制器(5)为Z80-DMA;时钟源(9)的频率为10MHZ;时序分频器(10)由一系列分频器组成，它产生显示波形、字符及光标所需的地址时序信号;根据附图二波形显示模块(6)的电路结构，波形视频帧存储器WVRAM(6-2)的容量1.5K×8bit，每道信号数据各占其四分之一，即384字节;波形时序器(10-1)产生的刷新地址的规律为，每扫描一线，将波形视频帧存储器WVRAM(6-2)中的四个相应单元的数据(对应于四道波形在该扫线时间的波形点)读出，分别送到四套由寄存器(6-4)，(6-5)，数字比较器(6-6)，(6-7)，计数器(6-8)，触发门(6-9)和单稳触发器(6-10)组成的8位数字比较符合电路，分别产生出各道波形的显示信号。字符显示模块(7)的内部为一般典型的光栅字符显示器电路结构，其内含有1K×8bit容量的字符视频帧存RAM和一个字符发生器;系统采用垂直光栅，因而字符发生器的内容作了专门编制。光标显示模块(8)的电路结构见附图三，具有两套锁存器(8-1)、数字比较器(8-2)与时序器(10-2)相连;锁存器(8-1)为9位，可表达屏面384个光标位置;数字比较器(8-2)也是9位;光标时序器(10-2)产生屏面扫线位置对应的地址信号。视频合成器(11)的内部结构见附图四。四道波形显示信号、字符和光标显示信号及行、场同步信号经视频合成器(11)合成为一路视频信号，送至视频垂直光栅显示器(12)完成显示。本实施例所用的行扫描频率为17320HZ，场扫描频率为40HZ，每场有效扫线数为384条;扫线上光点脉冲频率为10MHZ，每线上有效光点数为384点。
权利要求
1.一种光栅扫描数字存储显示方法及装置，包括有多路A/D变换器，程序存储器EPROM，数据存储器RAM，DMA传送控制器，波形显示模块，字符显示模块和光标显示模块，并都通过系统总线与微处理机相连，还包括有时钟源，所述时钟源的一端连至微处理机，另一端依次与时序分频器，视频合成电路模块和视频光栅扫描显示器相连，所述波形显示模块，字符显示模块和光标显示模块还分别与所述时序分频器和视频合成电路模块相连组成，本发明的特征在于所述视频光栅扫描显示器(12)是一种垂直光栅扫描显示器，波形显示模块(6)用一波形视频帧存储器WVRAM(6-2)存储要显示的信号数据，用所述波形视频帧存储器WVRAM(6-2)中各单元的数据内容值以控制各垂直扫描线上光点的高低位置，所述光标显示模块(8)用数字时序电路在屏面上每帧垂直扫描线中任意决定出某一条或多条来增辉显示。
2.根据权利要求1所述的一种光栅扫描数字存储显示方法及装置，其特征在于所述波形显示模块(6)的波形视频帧存储器WVRAM(6-2)经地址切换器(6-1)控制，由波形时序器(10-1)发出的循环刷新地址访问，或由微处理机(2)访问，所述波形时序器(10-1)给出地址使波形视频帧存储器WVRAM(6-2)的内容依次按扫描线读出并送入寄存器(6-4)，(6-5)，再分别经数字比较器(6-6)，(6-7)与计数器(6-8)的值比较，所述计数器(6-8)的值在扫描逆程时回零，进入正程后，由高速脉冲HCLK计数，当计数值与寄存器(6-4)，(6-5)的内容相等时，所述数字比较器(6-6)，(6-7)分别发出符合脉冲送至触发门(6-9)，所述触发门(6-9)将两个脉冲经整理后送出显示脉宽信号TW1。
3.根据权利要求1或2所述的一种光栅扫描数字存储显示方法及装置，其特征在于所述光标显示模块(8)当光标时序器(10-2)输出的扫线地址信号变化至与锁存器(8-1)中的内容一致时，数字比较器(8-2)产生一符合信号TC1并且显示出来得到一条由所述锁存器(8-1)内容确定的垂线光标。
4.根据权利要求1或2所述的一种光栅扫描数字存储显示方法及装置，其特征在于所述视频光栅扫描显示器(12)是用水平光栅扫描显示器的偏转线圈旋转90度后获得的。
5.根据权利要求1或2所述的一种光栅扫描数字存储显示方法及装置，其特征在于信号数据冻结显示时，屏面波形内容以前的一长段信号数据保存在数据存储器RAM(4)中，经微处理机(2)完成数据传输，实现冻结回顾显示。
全文摘要
本发明涉及到一种电信号观测方法及装置，它采用视频垂直光栅扫描数字比较符合技术方式完成多道信号存储示波，使显示信号的道数不受扫描系统的限制，所需的波形视频帧存储器容量达到最小，同时又可显示字符及长垂线测量光标。存储示波不但能实时滚动和瞬时冻结，而且还能冻结回顾，即能动态保存长范围的信号数据，瞬时冻结后，可将屏面波形内容以前多倍于屏面长度的信号自由连续地来回搜寻显示。因此，它特别适用于频率不高的电信号存储、显示和测算，例如医疗信号的观测，诊断和监护。
文档编号G06F3/153GK1043018SQ88108218
公开日1990年6月13日 申请日期1988年11月28日 优先权日1988年11月28日
发明者宗伟, 蒋大宗 申请人:西安交通大学