【正文】 SB是英文Universal Serial Bus的縮寫，中文含義是“通用串行總線”。串口已經(jīng)是計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，目前主要遵循RS—232或RS—485標(biāo)準(zhǔn)。【實(shí)驗(yàn)說(shuō)明】串行通信端口的本質(zhì)功能是作為CPU和串行設(shè)備間的編碼轉(zhuǎn)換器。（5）低漂移，以防高放大倍數(shù)的前置放大器出現(xiàn)飽和。根據(jù)心電信號(hào)的特點(diǎn)以及通過(guò)電極提取的方式，前置級(jí)放大電路必須滿足下列要求：（1）高輸入阻抗，通過(guò)電極提取的心電信號(hào)是不穩(wěn)定的高內(nèi)阻源的做弱信號(hào)，為了減小信號(hào)源內(nèi)阻的影響，必須提高放大器的輸入阻抗。（1）參考所給電路圖1－1，應(yīng)用OrCAD完成電路設(shè)計(jì)（2）利用OrCAD將設(shè)計(jì)完成的電路原理圖轉(zhuǎn)換成電路板【推薦參考書】 王輔春主編, 機(jī)械工業(yè)出版杜,北京， 魯 輝主編，周舟山審，C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社，北京、實(shí)驗(yàn)二、心電信號(hào)前置放大電路設(shè)計(jì)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?，并充分認(rèn)識(shí)輸入阻抗、共模抑制比等運(yùn)放技術(shù)參數(shù)的選擇對(duì)設(shè)計(jì)起著決定性作用。使用數(shù)據(jù)鍵或調(diào)節(jié)旋鈕輸入幅度值，這時(shí)儀器輸出端口即有該幅度的信號(hào)輸出?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】 （1）信號(hào)頻率的調(diào)節(jié)：按【頻率】鍵，顯示出當(dāng)前頻率值。 實(shí)驗(yàn)一、常用開發(fā)工具和應(yīng)用軟件的使用【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹渴煜な静ㄆ?、低頻信號(hào)發(fā)生器等常用電子儀器的使用方法，熟練運(yùn)用電子CAD技術(shù)設(shè)計(jì)醫(yī)學(xué)儀器電路，熟練運(yùn)用C語(yǔ)言編寫單片機(jī)應(yīng)用軟件。原始數(shù)據(jù)必須用鉛筆填寫，由指導(dǎo)教師簽字，否則實(shí)驗(yàn)無(wú)效。3 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。撰寫?shí)驗(yàn)報(bào)告要遵守一定的規(guī)范和要求。6． 實(shí)驗(yàn)結(jié)束，應(yīng)切斷儀器電源、數(shù)據(jù)交教師評(píng)閱合格后，整理好儀器設(shè)備、工具、器材、桌椅等。4． 愛(ài)護(hù)公共財(cái)物，未經(jīng)許可，不得隨意動(dòng)用別組的儀器、工具、材料。1． 實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真預(yù)習(xí)，經(jīng)指導(dǎo)教師質(zhì)疑不合格者不應(yīng)盲目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。由于編者水平有限和時(shí)間倉(cāng)促，難免有不足之處，希望讀者提出寶貴意見，批評(píng)指正。由于知識(shí)更新周期大大地縮短，為了順應(yīng)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的快速發(fā)展，必須深化教學(xué)改革，加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。結(jié)合本專業(yè)要求，以及實(shí)驗(yàn)獨(dú)立設(shè)課的特點(diǎn)，我們編寫這本教材時(shí)加強(qiáng)了現(xiàn)代信息技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的典型性、實(shí)用性、設(shè)計(jì)性和新穎性。 編 者2004年9月實(shí)驗(yàn)須知一、學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對(duì)學(xué)生進(jìn)行最佳智能結(jié)構(gòu)培養(yǎng)的必要教學(xué)環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)合格人才的重要環(huán)節(jié)。2． 學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室工作必須嚴(yán)肅認(rèn)真、提倡創(chuàng)新，聽從教師指導(dǎo)。損壞公物，照價(jià)賠償。7． 認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，按時(shí)交指導(dǎo)教師評(píng)閱。實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)書寫簡(jiǎn)潔、文理通順、數(shù)據(jù)、圖表齊全。4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件。7 故障現(xiàn)象、分析及解決方案?！緦?shí)驗(yàn)器材】微型計(jì)算機(jī) 信號(hào)發(fā)生器 示波器 電源、單片機(jī)開發(fā)平臺(tái)、萬(wàn)用表 【實(shí)驗(yàn)說(shuō)明】，但使用方法基本相同，本次實(shí)驗(yàn)以GOS620型雙頻道示波器為主介紹一般的使用方法，輸出信號(hào)的頻率為100μHz～5MHz。使用數(shù)據(jù)鍵或調(diào)節(jié)旋鈕輸入頻率值，這時(shí)儀器輸出端口即有該頻率的信號(hào)輸出。 （1）接通電源，在加入被測(cè)信號(hào)之前，首先調(diào)節(jié)“軌跡及光點(diǎn)亮度控制鈕”、“軌跡聚焦調(diào)整鈕”，使屏幕上顯示一條細(xì)而清晰的掃描基線，調(diào)節(jié)“位移”旋鈕，使基線位于屏幕中央。，并以心電信號(hào)為例掌握生物電前置放大電路的設(shè)計(jì)要求。（2）高共模抑制比CMRR，前置級(jí)放大電路采用CMRR高的差動(dòng)放大形式，將可減小人體所攜帶的工頻干擾以及所測(cè)量的參數(shù)以外的生理作用的共模干擾。（6）合適的帶寬，以便有效地抑制噪聲．防止采樣混疊。當(dāng)數(shù)據(jù)從CPU經(jīng)過(guò)串行端口發(fā)送出去時(shí)，字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行的位。由于RS—232是一個(gè)使用久遠(yuǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，因此絕大部分電子儀器生產(chǎn)廠家都把RS—232端口作為儀器與計(jì)算機(jī)通信的接口。它不是一種新的總線標(biāo)準(zhǔn)，而是應(yīng)用在PC領(lǐng)域的新型接口技術(shù)。／s，比串口快了整整100倍，比并口也快了十多倍，～240Mbps，還支持寬帶寬數(shù)字?jǐn)z像設(shè)備及下一代掃描儀、打印機(jī)及存儲(chǔ)設(shè)備。C++ Builder:要使用函數(shù)一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題是首先必須將我們提供的頭文件()包含進(jìn)您的源程序頭部。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】（1）將RS232的線材進(jìn)行跳線 由于實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)只有一個(gè)串行通信端口可使用，所以必須將該條RS232在線的第2引腳與第3引腳短路。（1）用USB電纜將USB2000板與主機(jī)連接起來(lái)，若發(fā)光二極管（D12附近的LED）亮，則表示USB2000板電源已接通。實(shí)驗(yàn)四、心電信號(hào)時(shí)域分析【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?掌握生理信號(hào)的基本預(yù)處理方法，主要包括信號(hào)的時(shí)域?yàn)V波、基線校準(zhǔn)、工頻干擾消除。常用的平滑濾波又分為等權(quán)平均和加權(quán)平均平滑濾波。圖41 信號(hào)的五點(diǎn)等權(quán)平均濾波2 基線校準(zhǔn)由于設(shè)備，以及受試病人肢體運(yùn)動(dòng)等原因，采集的生理信號(hào)可能產(chǎn)生基線漂移等現(xiàn)象。工頻就是50Hz的交流信號(hào)。2 采用《醫(yī)學(xué)數(shù)字信號(hào)處理》課程介紹的方法，編制程序完成信號(hào)的上述（時(shí)域?yàn)V波，基線校準(zhǔn)，工頻干擾時(shí)域消除）信號(hào)處理?！緦?shí)驗(yàn)記錄】實(shí)驗(yàn)名稱： 實(shí)驗(yàn)者姓名：指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：評(píng)語(yǔ)：圖形記錄：結(jié)論：討論：實(shí)驗(yàn)五、心電信號(hào)特征識(shí)別【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?掌握心電信號(hào)特征波形的識(shí)別，進(jìn)而了解醫(yī)學(xué)信號(hào)特征波形的識(shí)別。電生理研究中，常用以估計(jì)兩個(gè)以上的信號(hào)的同源性。，同樣通過(guò)相關(guān)運(yùn)算和給定的模板實(shí)現(xiàn)信號(hào)特征波形的識(shí)別?！緦?shí)驗(yàn)記錄】實(shí)驗(yàn)名稱： 實(shí)驗(yàn)者姓名：指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：評(píng)語(yǔ)：圖形記錄：R波峰位置記錄：結(jié)論：討論：實(shí)驗(yàn)六、心電信號(hào)頻域分析【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹空莆崭盗⑷~變換實(shí)現(xiàn)，完成快速傅立葉變換算法程序的編制。時(shí)域信號(hào)經(jīng)傅立葉變換后，就可求取包括功率譜(Power spectrum)在內(nèi)的頻域參數(shù)?！夺t(yī)學(xué)信號(hào)數(shù)字處理技術(shù)及應(yīng)用》。第4頁(yè))，可用數(shù)學(xué)分析的方法由x(t)求取對(duì)應(yīng)于任意k值的余弦和正弦分量的幅度A(k)和B(k)（稱為傅立葉系數(shù)）。由X(k)求取原始信號(hào)x(n) 的算法叫逆離散傅立葉變換(IDFT: Inverse discrete Fourier transformation）。x(n)與X(k)叫做一個(gè)傅立葉變換對(duì)，表示為： DFT x(n) X(k) (62) IDFT 數(shù)字形式的傅立葉變換可以寫成：正變換：X(k) =∑x(n)wkn, k,n,= 0,1,……N1 （63） 逆變換：x(n) =∑X(k)w kn, k,n,= 0,1,……N1 （64）式中w = ej2π/N 稱為變換因子或旋轉(zhuǎn)因子。傅立葉變換計(jì)算是很費(fèi)時(shí)的。我們的研究表明，填0過(guò)多，會(huì)使分析結(jié)果嚴(yán)重失真。其中 C2(k) = A2(k)+B2(k) (67) θ(k) = tg1 (B(k)/A(k)) (68)這些都是新的、時(shí)域方法不可能獲得的信息。A(k)、B(k)分別表示余弦和正弦分量。C(1)是1Hz信號(hào)的合成幅度：C2(1) = A2(1)+B2(1)。關(guān)于傅立葉變換有一些很重要的定理，如 a)線性定理：和的傅立葉變換等于各自的傅立葉變換之和。從這個(gè)定理出發(fā)，可易于了解卷積的濾波作用：如果兩信號(hào)無(wú)相同的頻率成分，其頻域量的乘積為0，因而時(shí)域?qū)?yīng)量的卷積也應(yīng)為0。功率譜中各條譜線的功率之和應(yīng)等于時(shí)域信號(hào)x(n)的功率（叫Parseval定理）。2. 50HZ工頻干擾的傅立葉變換消除?！緦?shí)驗(yàn)器材】微型計(jì)算機(jī) 示波器 信號(hào)發(fā)生器 相應(yīng)的軟件開發(fā)平臺(tái)和硬件開發(fā)平臺(tái)（包括C51系列單片機(jī)仿真系統(tǒng)，DSP開發(fā)平臺(tái)，耗材若干）【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，提出一套生理信號(hào)采集分析系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案和工程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的方法、途徑。實(shí)驗(yàn)八、醫(yī)學(xué)圖像的幾何變換【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 了解醫(yī)學(xué)圖像處理中的灰度及其線性變換；掌握使用MATLAB對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行正交變換、傅立葉變換、離散正余弦變換、Walsh—Hadamard變換、Haar變換、斜變換、KL變換、哈特萊變換、SVD變換及小波變換等圖相處理的變換方法；熟悉計(jì)算機(jī)在醫(yī)學(xué)圖像處理中的應(yīng)用及功效。一般而言，我們希望變換具有以下三種特性： 1．圖像內(nèi)像素間的相關(guān)性要降低也就是說(shuō)將最大部分的能量集中在最少數(shù)的變換系數(shù)上使得像素間的信息冗余性能夠去除。因此，通常會(huì)舍棄最優(yōu)化的變換而采用與圖像無(wú)關(guān)的基底函數(shù)。（2） 對(duì)實(shí)際圖像進(jìn)行SVD變換（3） 展示SVD變換的圖像結(jié)果2． 圖像變換的能量集中能力（1） 比較DFT與第二類DCT變換的能量集中的能力（2） 繪出比較結(jié)果圖形（3） 討論兩類變換的優(yōu)缺點(diǎn)3． 小波變換（1） 對(duì)圖像做小