آشنایی با AVR

آشنایی با AVR
     میکروکنترلرها به عنوان یک ابزارقدرتمند نزد مهندسان برق وکامپیوتر شناخته شده اند با توجه به کاربرد روز افزون میکروکنترلرها در صنعت , شرکت های سازنده زیادی اقدام به تولید آنها می نمایند .
میکروکنترلرهای AVR ساخت شرکت ATMEL از جمله معروف ترین و پرکاربردترین میکروکنترلرهای موجود در بازار ایران می باشند.تنوع این میکرکنترلرها به مهندس طراح این امکان را می دهد که برای هر پروژه از میکرکنترلر بهینه آن استفاده کند . به دلیل مقبولیت این میکروکنترلرها شرکت های زیادی اقدام به نوشتن نرم افزارهایی نموده اند که امکان برنامه نویسی با زبان های سطح بالا را برای کاربر فراهم می کنند .
میکرو کنترلرهای AVR به دسته های TINY و AT90S و ATMEGA تقسیم می شوند . از این میان میکروکنترلرهای نوع سوم قدرتمندتر و پرکاربردتر هستند.با توجه به اینکه نوشتن برنامه به زبان اسمبلی بسیار زمان بر و دشوار است, زبانهای سطح بالا در این زمینه کمک بسیار زیادی کرده اند .
     زبان برنامه نویسی BASIC و C بیشترین استفاده در برنامه نویسی میکروها دارند. ولی در اکثر کاربردها کدهای بیشتری را نسبت به زبان برنامه نویسی اسمبلی تولید می کنند. ATMEL ایجاد تحولی در معماری , جهت کاهش کد به مقدار مینیمم درک کرد که نتیجه این تحول میکروکنترلرهای AVR هستند که علاوه بر کاهش و بهینه سازی مقدار کدها به طور واقع عملیات را تنها در کلاک سیکل توسط معماری RISC انجام می دهد .هدف ATMEL طراحی معماری بود که هم برای زبان اسمبلی وهم زبانهای HLL‌ مفید باشد .
AVR ها به عنوان میکروهای RISC با دستورات فراوان طراحی شده اند که باعث می شود حجم کد تولید شده کم و سرعت بالا تری به دست آید .

 میکروکنترلرها :

1-0) تفاوت میکروکنترلر و میکروپروسسور :
     میکروپرسسورها بر خلاف میکرو کنترلرها فاقد RAM و ROM و پورتهای I/O در درون خود تراشه هستند بنابراین برای اینکه بتوان سیستمی مبتنی بر میکروپرسسور را طراحی کنیم باید RAM و ROM و پورتهای I/O و تایمرها به آن اضافه شود. با توجه به اینکه طراح می تواند روی مقدار RAM و ROM و پورتهای I/O اعمال نظر نماید , این سیستم ها انعطاف پذیری بشتری دارند. وبه آنها سیستمهای چند منظوره می گویند.
میکروکنترلرها شامل یک CPU به همراه مقدار ثابتی از RAM , ROM , پورتهای I/O وتایمر هستند که همگی این اجزا در یک تراشه جای داده شده اند و طراح سیستم نمی تواند یک حافظه , I/O یا تایمر را بدون گسترش لازم از بیرون اضافه کند بنابراین میکروکنترلرها انعطاف پذیری میکروپرسسورها را ندارند .
1-1) کاربرد میکروکنترلرها :
    با توجه به آنچه که گفته شد میکروکنترلرها برای کاربردهایی که در آنها مشکل قیمت و حجم سیستم وجود دارد , مناسب است زیرا اضافه کردن حافظه , پورت I/O تایمرها و مدار واسط لازم به میکرپرسسور سبب افزایش قیمت وحجم سیستم می گردد. اما در میکروکنترلر این مشکل وجود ندارد. میکروکنترلرها به طور گستردهای در تولید سیستمهای تک منظوره به کار می روند. منظور از سیستم تک منظوره سیستمی است که از میکروکنترلر یا میکرپروسسور فقط برای یک کار استفاده می کند.مانند پردازنده درون یک موس که تنها به منظور یافتن مکان اشاره گر موس و ارسال آن به PC برنامه ریزی شده است. این سیستم ها در مقابل سیستمهای چند منظوره قرار می گیرند. که نمونه بارز آن یک PC است که می تواند برای کاربردهای متعدد و گوناگونی همچون واژه پردازی , بازی های ویدئویی , سرویس شبکه و ... مورد استفاده قرار گیرد. این توانایی PC در اجرای کارهای گوناگون به دلیل وجود سیستم عاملی است که نرم افزار کاربردی را در RAM بار می کند تا PC بتواند آن را اجرا کند. اما در یک سیستم تک منظوره تنها یک نرم افزار کاربردی موجود است که معمولا درROM نوشته می شود. چند نمونه از وسایلی که در ساخت آنها از میکروکنترلرها استفاده شده است , عبارت اند از : کنترل از راه دور تلویزیون , تلفن , دوربین فیلمبرداری , فاکس , چاپگر , دستگاه فتوکپی ,سیستم های حفاظتی , دزد گیر و سیستم های کنترل صنعتی.
به طور کلی می توان کاربرد میکروکنترلرها را در طراحی مدارهای کنترل و اتوما سیون خلاصه کرد .
1-2) ویژگی های اصلی یک میکروکنترلر :
    با توجه به گستردگی میکروکنترلرها و شرکتهای سازنده آنها چگونگی انتخاب یک میکروکنترلر برای کاربردی خاص , از اهمیت فراوانی برخوردار است.بطور کلی ابتدا باید نیازهای سیستم و هزینه آنرا کاملا مشخص کنیم تا به کمک آنها بتوانیم انتخابی بهینه انجام دهیم. برای انتخاب یک میکروکنترلر باید موارد زیر را در نظر بگیریم :
1- تعداد بیتهای باس داده میکروکنترلر که می تواند 8 , 16 ,‌ 32 بیت باشد.
2- بیشترین سرعت میکروکنترلر.
3- توان مصرفی میکروکنترلر.
4- نوع بسته بندی میکروکنترلر (DIP , QFP , MLF , PLCC و...)
5- مقدار حافظه RAM و ROM‌ موجود در تراشه وقابل اضافه شدن به آن.
6- امکاناتی که کاربر را در کار با میکروکنترلر یاری می نماید , مانند اسمبلر در دسترس , عیب یاب , کامپایلر زبانهای سطح بالا ( C و BASIC و ... ) , امولاتور وشبیه ساز.
7- قیمت میکروکنترلر و در دسترس بودن آن .
1-3) میکروکنترلر های AVR‌ :
      در مباحث بالا با میکروکنترلرها آشنا شدیم حال در این بخش میکروکنترلرهای 8 بیتی شرکت ATMEL‌ را که از ساختار RISC بهره می برند معرفی می کنیم . اما پیش از آن تفاوت های ساختار RISC وساختار CISC را بیان می کنیم .
1-4) ساختار RISC :
    تا اوایل دهه 1980 , کلیه پردازنده ها از ساختار CISC‌ استفاده می کردند. در این ساختار چندصد دستور طراحی شده بود که این دستورها کلیه عملیات ممکن راپوشش میداد.این روش طراحی پردستور مشکلاتی همانند تعداد زیاد ترانزستورها , پیچیدگی طراحی و ساخت مدار, زمان بری عملیات و گران بودن تراشه را به همراه داشت0 به همین دلیل در اوایل دهه 80 ساختار جدیدی به نام RISC ابداع شد . برخی از ویژگی های ساختار RISC از این قرارند :
1- اندازه دستورها در RISC بر خلاف CISC ثابت است و این امر کمک می کند که CPU‌ سریعتر دستور ها را دیکد نماید .

2- RISC از روش STORE/LODE استفاده می کند. در این روش انتقال داده فقط از حافظه به رجیستر( LODE ) واز رجیستر به حافظه( STORE ) انجام می شود و انتقال مستقیم از رجیستر به رجیستر و از حافظه به حافظه ممکن نیست .
3- تعداد رجسترها در RISC زیاد است . همه پردازنده ها 32 رجستر 32 بیتی دارند
4- در RISC تعداد دستور ها کم است و فقط دستورهای پایه موجود است و برنامه نویس و کامپایلر باید دستورهای دیگر را با این دستور های پایه بسازند. کم بودن تعداد دستورها باعث دشواری برنامه نویسی به زبان اسمبلی ( نسبت به پردازنده های CISC ) می شود. بنابراین از RISC در محیط های برنامه نویسی به زبانهای سطح بالا مثل C استفاده می شود. کم بودن تعداد دستورها همچنین سبب می شود که برنامه بزرگ شود و حافظه بیشتری را اشغال کند .
5- برتری اصلی RISC‌ در این است که 95 درصد دستورهای آن یک کلاک و بقیه فقط دو کلاک زمان می برند که این امر باعث افزایش سرعت می شود.ضمن اینکه در تعداد ترانزیستورها به دلیل سادگی مدار صرفه جویی می گردد.
6- بر خلاف پردازنده های CISC که باس آدرس و داده در آن مشترک است , در پردازنده های RISC‌ این باس ها جدا جدا هستند :
الف) برای ورود و خروج داده (OPERAND) به CPU‌.
ب) برای دستیابی و آدرس دهی داده ( OPERAND ).
ج) برای حمل .OPECODE
پ) برای دستیابی و آدرس دهی OPECODE. به این روش ساختار HAVARD گویند .
7- چون CISC‌ تعداد زیادی دستور دارد روش های فراوانی هم برای آدرس دهی دارد که اجرای این روش ها به وسیله ریز دستورهایی انجام می شود . پیاده سازی این ریز دستورها در CPU بیش از %60 ترانزیستورها را مصرف می کند حال آنکه در RISC‌ ریز دستورها با استفاده از روش Harvard توسط کمتر از 10% ترانزیستورها پیاده سازی می شود.
به طور کلی پردازنده هایی که از ساختار RISC ریز دستورها بهره مند هستند در اکثر زمینه ها بر پردازنده های CISC برتری دارند اما مشکل RISC این است که برنامه های MSDOS بر روی آن اجرا نمی شود , بنابراین از پردازنده های CISC برای ساخت PC استفاده می شود. نمونه هایی از پردازنده هایی با ساختار CISC عبارتند از:
میکروپروسسورهای 80X86 ساخت INTEL‌ و 68X0‌ ساخت Apple Mclntosh‌ . میکروکنترلر 8051 هم از ساختار CISC استفاده می کند .

ویژ گی های میکروکنترکرهای AVR‌ :
1- میکروکتنرلرهای AVR از یک ساختار RISC‌ استفاده می کنند. دستورها در این میکروکتنرلرها به گونه ای طراحی شده است که حجم برنامه کوچک شود حتی اگر به زبان اسمبلی ساخته شده باشد. ساختار RISC با دستورهای فراوان در این میکروکتنرلرها باعث کم شدن حجم برنامه و بالا رفتن سرعت می شود. AVR دارای مجموعه دستورات فراوان با 32 رجیستر عمومی است که همه آنها با ALU‌ در ارتباط هستند که سبب می شود دو رجیستر مستقل در یک دستور به طول یک کلاک در دسترسی باشند. این ساختار منجر به بهینه سازی کد و ده برابر سریعتر شدن آن نسبت به CISC می شود.
2- ساختار بهینه I/O در این میکروکتنرلرها باعث کاهش نیاز به افزودن اجزای خارجی می شود .
3- میکروکتنرلرهای AVR ‌ دارای اسیلاتور داخلی , تایمر , UART و SPI درون تراشه هستند .
4- این میکروکتنرلرها دارای مقاومت UP – PULL درونی هستند .
5- AVR از تکنولوژی حافظهVOLATILE – NONوDENSITY HIGH برخوردار است.
6- میکروکتنرلرهای AVR دارای مبدل A/D‌ , مقایسه کننده آنالوگ , تایمر WATCHDOG و قابلیت مدولاسیون عرض پالس هستند .
7- حافظه های FLASH و EEPROM در این میکروکتنرلرها , قابلیت برنامه ریزی شدن در داخل مدار را دارند(ISP ) .
8- حافظه FLASH از دو روش در داخل مدار , برنامه ریزی می گردد. یکی , توسط PROGRAMMER حافظه VOLATILE - NON و از طریق رابطه سریال SPI و دیگری به وسیله اجرای BOOT PROGRAM می تواند از هر مدار واسطی برای ریختن برنامه بر روی حافظه FLASH استفاده کند .
9- ساختار میکروکتنرلرهای AVR به گونه ای طراحی شده است که هم برای زبان اسمبلی وهم زبانهای سطح بالا مفید باشد. بنابراین می توان از زبانهای سطح بالایی مثل C و BASIC هم در برنامه ریزی این میکروکتنرلرها استفاده کرد که این امر برنامه نویسی را برای کاربران آسان می کند .

میکروکنترلر

میکرو چیست؟

میکروکنترلر چیست:

میکروکنترلر را در واقع می توان یک کامپیوتر کوچک در قالب یک چیپ برای کنترل وسایل الکترونیکی (در اینجا ربات) تلقی کرد.  تفاوت میکروکنترلر با میکروپروسسور در این است که میکروکنترلر دارای یک CPU ٫مقدار محدودی RAM ٬ ROM ٬ پورت های I/O و تایمر در درون خود می باشد در صورتی که میکروپروسسور فقط یک CPU هست و شما باید RAM, ROM ,... را به صورت اجزای جانبی به آن متصل کنید (درست مثل CPU کامپیوتر). برای همین میکروکنترلرها تک منظوره ولی میکروپروسسورها همه منظوره هستند. با این تفاسیر میکروکنترلرها دارای کارایی های خاص خودشان مثلا در ماشین لباسشویی٬ ماکروویو٬ تلفن و البته ربات هاو... هستند یعنی جایی که استفاده از میکروپروسسور نه از نظر کارایی و نه از نظر اقتصادی عقلانیست!

انتخاب میکرو:  

در انتخاب میکرو فاکتورهای زیادی دخیل هستند : ۱-هزینه  ۲-سرعت  ۳-کارایی و قابلیت ها  ۴-راحتی کار با آن و... در حال حاضر در بازار ایران میکروهای متنوعی ازجمله ۸۰۵۱ از اینتل٬ PIC از میکروچیپ تکنولوژی و AVR از شرکت ATMEL طرفداران زیادی دارند.

برای این ربات از AVR مدل Atmega32 استفاده خواهیم کرد و برای آموزش برنامه نویسی آن با وجود کامپایلرهای متنوع ، ما Bascom را انتخاب می کنیم.

بعضی از قابلیت های مهم AVR مدل Atmega32 :

·                     کارایی بالا و توان مصرف کم

·                     سرعت بسیار بالا نسبت به سایر میکروها

·                     32K حافظه فلش داخلی قابل برنامه ریزی

·                     پایداری حافظه فلش: قابلیت 10000 بار نوشتن و پاک کردن

·                     2K حافظه داخلی SRAM

·                     2 تایمر-کانتر 8 بیتی و یک تایمر-کانتر 16 بیتی

·                     .....

برنامه نویسی Atmega32:
همونطور که گفته شد برای برنامه نویسی این میکرو از Basic و کامپایلر معروف Bascom استفاده می شود. Bascom فقط 7 منو دارد که عبارتند از: File, Edit, Program, Options, Tools, Window, Help .

 منوی Options همانطور که از اسمش پیداست برای تنضیمات کامپایلر و معرفی نوع و مدل میکرو و.. می باشد.

منوی Program که در واقع گزینه هایی برای کامپایل کد, Syntax Check و شبیه سازی دارد.

بدنه یک برنامه در محیط Bascom:

منظور از بدنه حداقل کد یک برنامه هست بدون هیچ فرمانی.

- معرفی میکرو:

برای شروع یک برنامه در محیط Bascom ابتدا بایستی میکروی مورد نظر تعریف گردد.

$REGFILE = VAR       'فرم کلی تعریف٫ "وار" یک رشته معرف مدل خاص میکروی مورد نظر هست $REGFILE =  "M16def.dat"       'MEGA 16 MCU این برای مدل
$REGFILE =  "M32def.dat"       'MEGA 32 MCU این برای مدل
$REGFILE =  "M128def.dat"     'MEGA 128 MCU این برای مدل

-کریستال:
برای مشخص کردن فرکانس کریستال (میکرو ها باید به یه قطعه خارجی بنام کریستال وصل شوند) استفاده شده برحسب هرتز از دستور CRYSTAL = X$ استفاده می نماییم X فرکانس کریستال استفاده شده بر حسب هرتز است. خوشبختانه AVR دارای یک کریستال 1MHZ داخلی هست اما حتی برای استفاده از اون هم باید این دستور رو بکار ببریم. مثال:

$CRYSTAL = 100000        '1MHz internal$CRYSTAL = 140000        '14MHz external

-یاداشت(اختیاری):

 گاهی نیاز است یاداشتهایی برای اطلاعات بیشتر در برنامه اضافه کنید٬ در Bascom هم مثل بیسیک می تونید با علامت " ' " یا REM اینکار را  انجام دهید. درست مثل یادداشت های اضافی که در مثالهای قسمتهای قبل استفاده شده مثال:

Print "Hello World"      'این دستور بعدا معرفی می شود  

همچنین در پایان هر برنامه باید از کلمه END استفاده کنید که مثل یک حلقه بی پایان عمل می کند و دلیل استفاده  چه در این کامپایر و برای این میکرو و چه در سایر کامپایلرها و برای میکروهای دیگر٬ این است که سیستم برنامه میکرو با کامپیوتر فرق می کند و اگر از END یا حلقه بی پایان استفاده نکنیم برنامه همینطور اجرا شده و سایر آدرس های حافظه میکرو را به خیال ادامه برنامه می خواند.

 -پیکربندی پورتها:

همونطور که در شکل بالا می بینید میکروی AVR  مدل ATMEGA32 داری ۴۰ پایه هست که ۳۲ تا از پایه های آن می تواند برای چهار پورت موجود در آن استفاده شود. این ۴ پورت مانند شکل به صورت PA, PB, PC, PD نام گذاری شده اند که البته هر کدام از این پورتها دارای ۸ پین ۸X۴=۳۲) ) هستند. که درواقع هر پورت را باید به صورت یک بایت در نظر گرفت و هر پین را به صورت یک بیت فرض کرد و هر کدام از این ۳۲ پایه میکرو مربوط به پین خاصی از یک پورت است. در Bascom نماد پورتها به صورت portx  که X یکی از حروف A..D هست بکار میرود و نماد پین های هر پورت هم به صورت portx.y که در اینجا X مثل بالا  و y شماره پین از ۰ تا ۷ می باشد. مثال:

 PortB = 10         'set portb to 10
 PortC.0 = 0        'Set pin 0 of portC to 0
 PortC.4 = 1        'Set pin 4 of PortC to 1

نکته دیگر که باید دقت کرد این است که پورت ها یک بایتی هستند یعنی نهایت عددی که می شود در آنها قرار داد _۲(۱۱۱۱۱۱۱۱) درمبنای باینری یا ۲۵۵ در مبنای دهدهی هست. وقتی عدد _۲(۱۱۱۱۱۱۱۱) یا ۲۵۶ رو مثلا در پورت سی قرار دهیم تمام پین های این پورت ۱ می شوند و اگر باز عدد ۱۷ معادل _۲(۰۰۰۱۰۰۰۱) را در آن قرار دهیم (PortC=17) آنگاه پینهای ۰ و ۴ این پورت یک خواهند شد.

آشنایی با گرایش بیو الکتریک

آشنایی با مهندسی پزشکی در گرایش بیوالکتریک          این گرایش از مهندسی پزشکی دامنه بسیار وسیعی را شامل می شود اما در تعریفی کوتاه ، بیوالکتریک را می توان علم استفاده از اصول الکتریکی ، مغناطیسی و الکترومغناطیسی در حوزه پزشکی دانست ؛ همچنین الگوبرداری از سیستم های بیولوژیکی در طراحی های نوین مهندسی نیز در حیطه این علم قرار دارد . در واقع یک مهندس بیوالکتریک علاوه بر این که به تمام گرایشهای مهندسی برق (به ویژه گرایش الکترونیک در مقطع کارشناسی و گرایشهای کنترل و مخابرات در مقاطع بالاتر) با دیدگاهی از حوزه علم خود نظر دارد ، از برخی از شاخه های مهندسی کامپیوتر و فناوری اطلاعات نیز در حیطه علم مهندسی پزشکی یاری می جوید .
        هدف دانشکده از ایجاد این گرایش در مقطع کارشناسی ، تربیت مهندسان الکترونیکی است که با گذراندن واحدهای درسی و آزمایشگاهی ای نظیر فیزیولوژی ، آناتومی و فیزیک پزشکی ، به نوعی بلوغ ذهنی و توانایی علمی در حوزه پزشکی دست یافته اند .     
اهم حوزه هایی که یک مهندس بیوالکتریک در آن فعالیت می کند عبارتند از :الف – پردازش سیگنال های حیاتی
پردازش علائم حیاتی یکی از گسترده‌ترین مباحث موجود در فعالیت‌های گرایش بیوالکتریک است. این مبحث در واقع بخشی از مبحث کلّی ”پردازش سیگنال“ است که مورد بررسی و استفاده بسیاری از گرایش‌های مهندسی، به ویژه مهندسی مخابرات و الکترونیک می‌باشد، امّا بنا به ماهیت خاص سیگنال مورد پردازش درکارهای پزشکی، توجه به نکات خاصی در پردازش سیگنال‌های حیاتی الزامی است که به این مبحث موجودیت خاص و ویژه‌ای داده است.
همچنین در تمامی موارد ثبت سیگنال، دادة اخذ شده دارای نویزها و آرتیفکت‌های مختلف است که لازم است قبل از هر کاری بر روی سیگنال، این زواید از آن حذف شوند. از این رو مبحث حذف نویز، یا در حالت کلی‌تر، بهبود کیفیت سیگنال از جمله مباحث مهم در پردازش سیگنال است .
 ب-  پردازش تصاویر پزشکی و سیستم های تصویر برداری
تصاویر پزشکی با توجه به آنکه وضعیت بدن را به صورت دو بعدی و حتی سه بعدی (بوسیله کامپیوتر) نشان می‌دهند، یکی از مهمترین وسایل تشخیص برای پزشکان هستند که همواره بخش عظیمی از تحقیقات را به خود اختصاص داده‌اند. سیستمهای تصویر برداری را می توان به گروههای زیر تقسیم کرد:
• روشهای اشعه ایکس (رادیوگرافی، فلوئورسکوپی و CT).
• روش مغناطیسی MRI .
• پزشکی هسته‌ای (Nuclear Medicine).
• روش‌های ماوراء صوت.
تصاویر حاصله در روشهای فوق عموماً و به صورت خام قابل استفاده نیستند، لذا پردازشهای وسیع و گسترده‌ای روی آنها صورت می‌گیرد که عموماً شامل موارد زیر است:
• پردازش تصاویر و استخراج اطلاعات موثر در تشخیص و یافتن مواضع مورد توجه (ROI).
• بازسازی تصاویر در کامپیوتر به صورت سه بعدی و درونیابی اطلاعات جهت تولید برشهای لازم از ارگان تحت تصویر برداری.
• حذف نویز، اختصاص رنگ و در کل ارتقاء کیفیت تصویر. پ - پردازش صوت وگفتار و طراحی سیستم های گفتار درمانی و کمک همراه معلولین گفتاری
گفتار یکی از علایم بسیار مهم زیستی است که از هوشمندترین موجود روی زمین، یعنی انسان صادر می‌گردد. با توجه به توسعة وسیع سیستم‌های کامپیوتری و اهمیت روزافزون انواع پردازش‌های صوتی و گفتاری در جهان امروز و ارتباط تنگاتنگی که ویژگی‌های گفتار تولید شده با خصوصیات آناتومیک و عصبی دستگاه تولید گفتار و همچنین چگونگی عملکرد سیستم اعصاب مرکزی او دارد، اهمیت پرداختن به این مقولة پرکاربرد مهندسی در دانشکدة مهندسی پزشکی ظاهر می‌گردد. البته علائق و نوع رویکرد برخورد با مسائل مهندسی در این دانشکده باعث تفاوت‌های پایه‌ای و اصولی در نوع برخورد با این مسئله  نسبت به دانشکده‌هائی مثل برق یا کامپیوتر و رشته‌هائی مثل مخابرات و کامپیوتر شده‌است. در آن جا معمولاً به سیگنال گفتار به صورت یک سیگنال عادی که حاوی اطلاعاتی است که باید به هر صورت ممکن از آن استخراج گردد، نگاه می شود در حالیکه در دانشکدة مهندسی پزشکی، محققین در پی دنبال کردن مسئله و مدلسازی آن به صورتی هستند که تا حد ممکن با اصول عملکرد جهاز صوتی و مبانی زیستی تولید گفتار در انسان هماهنگی داشته باشد و سعی می‌نمایند از روش‌های استخراج ویژگی و مدل‌هائی استفاده کنند که به روش‌های زیستی انسانی نزدیکتر باشند موارد دیگر مربوط به این رشته، طراحی و ساخت وسائل و تجهیزات تشخیصی مثل شنوائی سنجی و ثبت و پردازش سیگنال‌های برانگیختة شنوائی، انجام پردازش های لازم در اعضای مصنوعی شنوائی مثل حلزون مصنوعی گوش و ساخت دستگاه‌هائی است که به کمک افراد لال و یا دارای مشکلات حاد گفتاری بیایند و به صورت دستگاهی کمک همراه معلول و یا کمک درمان او عمل نمایند. ت - مدلسازی سیستم های بیولوژیک
مطالعه، تحلیل و مدلسازی سیستم‌های بیولوژیکی در عین اینکه راهگشای پیشرفت فنی و علمی در دیگر شاخه های رشتة بیوالکتریک می باشد، به صورت ایده بخشی قوی برای انجام ابداعات در شاخه‌های دیگر علوم مهندسی مثل رشتة پردازش سیگنال، مخابرات و کنترل عمل می‌کند. اهمیت این شاخه از گرایش بیوالکتریک از زیربنائی بودن آن برای دیگر شاخه‌های این گرایش نشأت می‌گیرد.
 سیستم های بیولوژیک دارای ساختارهای فیزیولوژیک و کنترلی بسیار پیچیده و کارآ میباشند. تحلیل و مدلسازی کیفی و کمّی آنها در اکثر موارد فاصلة فوق‌العاده‌ای نسبت به آنچه که در واقع است، می‌گیرد، ولی حرکت در این جهت علاوه بر اینکه به مدل‌هائی مهندسی منجر می‌شود که قابل استفاده در بخش‌های دیگر مهندسی بیوالکتریک هستند، ایده بخش ابداع روش‌های قوی تر در شاخه‌های دیگر مهندسی نیز میباشد. برای مثال مدل‌های مهندسی مثل شبکه‌های عصبی مصنوعی و بسیاری از پردازشگرها و کنترلرهای هوشمند، ایدة اولیة خود را از چگونگی عملکرد سیستم‌های بیولوژیک و زنده اخذ نموده‌ و می‌نمایند.
مدلسازی سیستم‌های بیولوژیک محدود به دایرة خاصی نیست و از مدلسازی کمّی و کیفی یک سلول تا مدلسازی سیستم اعصاب مرکزی انسان، یعنی مغز، ادامه می‌یابد. از آن میان، به عنوان مثال می‌توان به موارد پرکاربرد زیر اشاره نمود:
• مدلسازی عضلات و سیستم عصبی محرک آنها
• مدلسازی نخاع
• مدلسازی قشرهای حرکتی مغز.
• مدلسازی نواحی دیداری، شنیداری و ادراکی مغز.
• مدلسازی عقده‌های درون مغزی که اِشکال در آنها به بیماری‌هائی مثل پارکینسون منجر می‌گردد.
• مدلسازی مخچه و چگونگی اجرای حرکات و ادراکات مهارتی
• مدلسازی چشم و سلول‌های عصبی بینائی
• مدلسازی سیستم تولید گفتار و شنوائی به صورت حلقه باز و حلقه بسته
• مدلسازی سیستم تنظیم فشار خون، ضربان قلب و میزان الاستیسیتة رگ‌ها
• مدلسازی سیستم تنظیم درجة حرارت بدن
علاوه بر استفاده‌های فراوان مهندسی که این مدل‌های ریاضی (و یا حتی در مواردی کیفی) دارند، در موارد درمانی خاص نیز می‌توان از آنان بهره گرفت . برای مثال اگر مدل نسبتاً مناسبی از یک سیستم مهم بدن مثل سیستم تنظیم فشار خون محاسبه شود، می‌توان اثرات اعمال داروهای مختلف کاهش یا افزایش فشار خون را در دوزهای مختلف و فواصل و نرخ اعمال دارو را بدون اینکه خطری برای کسی داشته باشد توسط رایانه، با استفاده از برنامه‌های شبیه سازی که در آن از مدل ریاضی ساخته شده برای آن سیستم استفاده شده است، آزمایش نمود. ث - طراحی بخش های الکترونیکی و کنترل اعضاء و اندام مصنوعی و ساخت وسایل توانبخشی
از بخش های مهم و تخصصی رشتة مهندسی پزشکی طراحی و ساخت اندام مصنوعی است. در این راه علاوه بر تخصص‌های بیومکانیک جهت طراحی و ساخت بخش‌های مکانیکی اندام مصنوعی و بیومواد جهت سازگار ساختن آنها با ویژگی‌ها و حساسیت‌های اندام طبیعی که در مجاورت آنها قرار می‌گیرند، در مواردی که اندام مصنوعی از نوع فعال هستند، نیازمند مدارات الکتریکی، الکترونیکی و دیجیتالی میباشند. از این نوع اندام مصنوعی برای مثال می‌توان از دست و پای مصنوعی فرمان‌پذیر، حلزون مصنوعی گوش و چشم مصنوعی نام برد که همگی از فن‌آوری‌های بسیار پیشرفتة روز استفاده می‌کنند. طراحی و ساخت این گونه وسایل، یکی از جالب‌ترین و مهم‌ترین بخش‌های فنی و پژوهشی مربوط به گرایش مهندسی بیوالکتریک است.
به عنوان مثال در طراحی بخش‌های کنترلی "دست سیبرنتیک" که از طرح‌های ملی اجرا شده در  دانشکده مهندسی پزشکی دانشگاه صنعتی امیرکبیر است، که در واقع یکنوع دست مصنوعی قابل کنترل ارادی، جایگزین دست قطع شدة معلولین می‌باشد، ابتدا از سخت‌افزارهای دریافت و تقویت سیگنال‌های “EMG” جهت ثبت علایم مذکور از عضلات سالم معلول استفاده می‌شود و سپس حجم وسیعی از پردازش‌ها و طبقه‌بندی‌های هوشمند سیگنال‌های “EMG” جهت آشکارسازی جهت ارادة فرد معلول و یافتن حرکت مورد نظر او به کار گرفته می‌شوند. در ادامه، روش‌های پیشرفته و غیر خطی کنترلی توسط سیستم‌های میکروپروسسوری، جهت تحقق صحیح آن حرکت در شرایط بسیار متغیر دست مثل بارگذاری متغیر و زوایای مختلف اجزای متصل  آن که تولید سیستمی بسیار غیر خطی می‌کنند، پیاده سازی می‌شوند.
مشاهده می گردد که بخش وسیعی از دانش فنی سخت‌افزاری و نرم‌افزاری برای طراحی و ساخت اعضای مصنوعی مختلف لازم هستند که باعث وسیع شدن دایرة عملکرد این بخش میگردند.
علاوه بر موارد مربوط به ساخت اعضای مصنوعی، طراحی و ساخت وسایل و تجهیزات توانبخشی را نیز می‌توان در این دسته قرار داد. از این میان میتوان به تجهیزاتی مثل سیستم “FES” یا تحریک الکتریکی عضلات افراد قطع نخاع جهت حرکت دادن مصنوعی آنها اشاره کرد، و یا تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی توانبخشی که دایرة وسیعی از وسایل را شامل می‌گردند و جهت بازیابی توانائی فیزیکی اعضای صدمه دیده به کار می‌روند. ج - ثبت سیگنال های حیاتی و طراحی سیستم های مانیتورینگ بیمارستانی
این بخش مربوط به طراحی و ساخت وسایلی جهت ثبت داده‌ها و علائم حیاتی از بیمار می شود. با توجه به توانایی‌ها و گسترش روزافزون فن‌آوری دیجیتال، این سخت افزارها غالباً به کامپیوتر متصلند و لذا تولید مدارهای واسط مناسب بوسیلة فن‌آوری روز یکی از زیر مجموعه‌های مهم تحقیقاتی در این مقوله محسوب می‌شود.
با توجه به حجم بسیار بالای استفاده از تجهیزات مانیتورینگ و ثبت داده در محیط‌های بیمارستانی، از جمله اتاق های عمل، آی‌سی یو، سی‌سی‌یو و آزمایشگاه‌های ثبت نوارهای قلبی و مغزی، اهمیت اقتصادی تولید چنین تجهیزاتی آشکار می‌گردد و ارزش کار مهندسی و تحقیقاتی بر روی این گونه وسایل را نشان می‌دهد. ح - طراحی و ساخت سیستم های درمانی و آزمایشگاهی پزشکی
در این بخش تجهیزات فراوانی وجود دارد که برخلاف موارد بیان شده که در تشخیص کاربرد داشتند، در درمان بیماریها کاربرد دارند و با وجود نیاز فراوان به آنها در نقاط مختلف کشور، تا کنون در کشور ساخته و به صورت عمده عرضه نشده‌اند. محققان و متخصصان بیوالکتریک قادرند به ساخت اینگونه تجهیزات و یا تا حدامکان تولید داخل نمودن آنها اقدام نمایند. مواردی از این دست را می‌توان به شرح زیر ذکر کرد:
سنگ شکنهای کلیه
تجهیزات فیزیوتراپی و کایروپراکتیک
تجهیزات رادیوتراپی
لیزرها علاوه بر موارد فوق ، می توان به امکان فعالیت مهندسان بیوالکتریک در حوزه های گسترده ای نظیر:
• طراحی بانکهای اطلاعاتی پزشکی ،
• طراحی سیستم های مورد نیاز در مانیتورینگ و یا جراحی بیمار از راه دور،
•  ایجاد شبکه های تبادل اطلاعاتی بین مراکز آموزشی-درمانی و بیمارستانهای کشور جهت کنترل بیماریهای مسری ، انتقال بیماران و ...
   
اشاره کرد که نیازمند همکاریهای بین بخشی گسترده ای در سطح کشور می باشد.
همچنین با توجه به نقش اساسی تجهیزات پزشکی در ارتقاء شاخصهای بهداشت عمومی ، و در نظر داشتن این مطلب که سالانه صدها میلیون دلار صرف خرید این تجهیزات برای بیمارستانهای کشور می شود، استفاده از مشاوره علمی و فنی مهندسان پزشکی در سفارش و خرید این تجهیزات، موجب کاهش هزینه های احتمالی ناشی از معیوب بودن دستگاه و یا ناکارآمدی آن می شود.
گفتنی است به علت عدم تعریف جایگاه مهندسان این رشته در نمودار سازمانی بیمارستانهای کشور ، متأسفانه هزینه های سنگینی به بخش درمان تحمیل می شود؛ به عنوان مثال ، دستگاهی به قیمت گزاف از شرکتهای واسطه ای که معمولا تخصص ویژه ای در حوزه مهندسی پزشکی ندارند، خریداری می شود، در بیمارستان به علت عدم آشنایی پرسنل با جزئیات فنی دستگاه و نگهداری آن و یا به هر دلیل دیگری، دستگاه دچار اشکال فنی می شود، حال یا به گورستان این تجهیزات در بیمارستانهای کشور منتقل می شود و یا با صرف هزینه های غیر واقعی که از سوی شرکت سازنده درخواست می شود اقدام به تعمیر دستگاه مورد نظر می شود. از این رو حضور مهندسان پزشکی به عنوان مسئول فنی و مهندسی در بیمارستانها ، و آموزش تکنسینها توسط ایشان جهت نگهداری و تعمیر تجهیزات، می تواند موجب صرفه جویی های اقتصادی و تضمین هر چه بیشتر سلامت بیماران شود