【正文】 。 第 五 章 總結(jié)與展望 25 第五章 總結(jié)與展望 本論文從硬件和軟件兩個(gè)方面介紹了脈搏檢測儀的結(jié)構(gòu)，并給出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明該儀器達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求 ，測試所得脈搏波形能夠正確反映人體脈搏的真實(shí)特征 。 圖 41 同學(xué)甲脈搏波圖 圖 42 同學(xué)乙脈搏波圖 圖 43 同學(xué)丙脈搏波圖 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 圖 44 同學(xué)丁脈搏波圖 圖 45 同學(xué)戊脈搏波圖 通過如上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們可以得出如下結(jié)論： （ 1）脈搏波圖為規(guī)律的周期信號，各測試者的脈搏周期大小各有差異。 USB 設(shè)備驅(qū)動程序采用 Cygnal 公司的 C8051F 通用驅(qū)功程序做模板，在源程序的基礎(chǔ)上做一些改動即成為該 USB 設(shè)第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 21 備的驅(qū)動程序。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)界面如圖 35 所示。 al Basic 開發(fā)工具具有很大的優(yōu)勢[22]。目前 Visual Basic 軟件 開發(fā)團(tuán)體是世界上第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 19 最大的軟件開發(fā)團(tuán)體，它為全世界數(shù)千種工具和控件開發(fā)商所支持。不論是 WINDOWS 應(yīng)用程序的專業(yè)開發(fā)人員還是初學(xué)者， Visual Basic 都為他們提供了一整套工具用來方便的開發(fā)應(yīng)用程序。 1 個(gè)時(shí)鐘脈沖，誤差小，適合于低頻場合，脈搏頻率的測量非淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 常適合采用這種方法。 對于脈搏波形的計(jì)數(shù)，采用單片機(jī)為核心的計(jì)時(shí)法，計(jì)時(shí)法是對時(shí)鐘Φ計(jì)數(shù)，測出相鄰兩個(gè)脈搏脈沖信號間的時(shí)間間隔。設(shè)備的信息，如設(shè)備描述符、接口描述符、端點(diǎn)描述符等都存于 MCU 的 ROM 中，在解析結(jié)果為主機(jī)要求獲得設(shè)備信息時(shí)， MCU 將相關(guān)的數(shù)據(jù)都發(fā)至數(shù)據(jù)緩存器，再由數(shù)據(jù)通道上傳給主機(jī)。 本章小結(jié) 本章主要介紹了基于 USB 接口的脈搏檢測儀電路設(shè)計(jì)及硬件電路圖，并淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 簡單介紹了用到的各元器件的引腳圖和引腳功能。 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 15 表 引腳選擇與放大 倍數(shù)對應(yīng)關(guān)系 引腳 B 引腳 A 選通通道 放大倍數(shù) 0 0 Y0 2 0 1 Y1 3 1 0 Y2 4 1 1 Y2 5 次級放大電路原理圖如圖 28所示。下面將對各部分電路依次進(jìn)行說明。當(dāng) USB0 工作在低速方式時(shí)， USB0 時(shí)鐘必須為 6MHz；當(dāng) USB0 工作在高速方式時(shí)， USB0 時(shí)鐘必須為 48MHz。對端點(diǎn)控制 /狀態(tài)寄存器的訪問是通過先寫 USB 寄存器 INDEX（用目標(biāo)端點(diǎn)號）實(shí)現(xiàn)的。 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 13 32313029282726252 42 32 22 12 01 91 81 712345678910111213141516P 0 . 1P 0 . 0G N DD +D V D DB E G I NRSTP3.0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P 2 . 1V B U SP 2 . 0P 1 . 7P 1 . 6P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0P1.1c 8 0 5 1 F 3 2 0 圖 27 C8051F320 封裝圖 VDD— 數(shù)字電源； GND— 模擬地； BEGIN— 5V校準(zhǔn)器的輸入端； /RST/C2CK— 設(shè)備的復(fù)位引腳或 EC2 調(diào)試接口的時(shí)鐘信號； — 端口 或 EC2 調(diào)試接口的雙向信號引腳； VBUS— USB 總線輸入腳； D+— USB 的 D+； D— USB 的 D； — 端口 或外部晶振輸入； — 端口 或外部晶振輸出； — 端口 或 ADC0 外部轉(zhuǎn)換開始輸入腳； — 端口 或外部參考電源的輸入端或輸出端； ， ， ， ， ～ ,～ 均為相應(yīng)的端口引腳。在這種通過交叉開關(guān)配置的 I/O 端口系統(tǒng)中，單 片機(jī)外部為通用 I/O 口，如 P0 口、 P1 口和 P2 口。 (2)性能特點(diǎn) C805IF320 在保持 CISC 結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)不變的情況下，對指令運(yùn)行實(shí)行流水作業(yè)，推出了 CIP51 的 CPU 模式，從而大大提高了指令運(yùn)行速度，使 8051 兼容機(jī)系列進(jìn)入了 8位高速單片機(jī)行列。 1280 字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù) RAM； 16K 字節(jié)的可以在系統(tǒng)編程的 FLASH 閃速存儲器。 C8051F 系列單片機(jī)是集成的混合信號片上系統(tǒng) SOC（ System Onchip），具有與 MCS51 內(nèi)核及指令集完全兼容的微控制器，除了具有標(biāo)準(zhǔn) 8051 的數(shù)字外設(shè)部件之外，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其它數(shù)字外設(shè)及功能部件。設(shè)備就是通過該 USB地址被操作的，每一個(gè) USB設(shè)備通過一個(gè)或多個(gè)通道與主機(jī)通訊。 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11 (4) 系統(tǒng)設(shè)置 USB設(shè)備可以隨時(shí)的安裝和拆卸，因此，系統(tǒng)軟件在物理的總線布局上必須支持這種動態(tài)變化。對可以使用的連接進(jìn)行調(diào)度，以支持同步數(shù)據(jù) 傳輸，無須進(jìn)行優(yōu)先級判別。 USB 體系結(jié)構(gòu) USB是一種電纜總線，支持在主機(jī)和各式各樣的即插即用的外設(shè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 USB 系統(tǒng)通過硬件設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議兩方面來保證其傳輸?shù)目煽啃?。通過 US淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 B集線器，一個(gè) USB 主控制器上最多可連接 127 個(gè)外設(shè)。 USB 實(shí)現(xiàn)了自動配置，它不需要用戶手工配置 I/O 地址和中斷請求。與其它老式 PC 機(jī)接口相比， USB 的有如下優(yōu)點(diǎn)： (1)熱插拔。二階低通濾波電路圖如圖 26所示。工程上常用它處理信號、傳送數(shù)據(jù)和抑制干擾。 內(nèi)部增益電阻 R1 和 R2 被精確確定 ,使得運(yùn)放增益精確地由確定： G= /RG +1 或 RG = /(G1)。 AD620 的工作原理是： AD620 是在傳統(tǒng)的三運(yùn)放組合方式的基礎(chǔ)上研制的單片儀用放大器。 AD620 是一種僅需在其引腳跨接一個(gè)電阻就能調(diào)節(jié)放大倍數(shù)的低功耗、高精度儀表放大器，其放大倍數(shù)調(diào)節(jié)范圍為 11000 倍，盡管 AD620 由傳統(tǒng)的三運(yùn)放組成，但一些主要性能卻優(yōu)于由三個(gè)分立運(yùn)放構(gòu)成的儀表放大器。 放大電路的設(shè)計(jì) 由于光電傳感器拾取的脈搏信號十分微弱，僅為微伏量級或毫伏量級，所以要求前置級滿足下述要求：高輸入阻抗。在同時(shí)考慮到傳感器使用的方便性，本儀器采用特制的指夾封裝形式，整個(gè)外殼采用不透光的介質(zhì)和顏色，盡量減小背景光的影響。反之，R2過小，通過的電流偏大，紅外接收二極管也不能準(zhǔn)確地辨別有脈搏和無脈搏時(shí)的信號，電容 C1起到隔直通交的作用，因?yàn)閺墓怆姸?極管拾取的電壓信號是直流和交流疊加的信號。 在通常脈搏測量過程中，手指和光電式脈搏傳感器可能產(chǎn)生相對運(yùn)動，會使脈搏測量產(chǎn)生誤差，這里我們采用指夾式機(jī)械模型，提高其機(jī)械抗運(yùn)動性，使指夾能夠更緊的夾在手指上，不易松動來降低運(yùn)動噪聲 的干擾。皮膚內(nèi)的血液容積在心臟作用下呈波動性變化，當(dāng)心臟收縮時(shí)外周血容量最多，而心臟舒張時(shí)則外周血容量減小。通常人們對感觸到的體表的反應(yīng)叫脈搏，它是受心臟、血管、大腦中迷走神經(jīng)、交感神經(jīng)、及心臟神經(jīng) 控制的一個(gè)非常復(fù)雜的過程。因此本系統(tǒng)對經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后的信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換而不需要任何信號調(diào)理 (放大和濾波 )電路。紅外發(fā)射二極管中的電流越大，發(fā)射角度越小，產(chǎn)生的發(fā)射強(qiáng)度就越大。所用光電式傳感器由發(fā)光二級管和光敏二極管組成，其工作原理是：發(fā)光二極管發(fā)出的光透射過手指，經(jīng)過手指組織的血液吸收和衰減，由光敏二極管接收。近年來光電檢測技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用中發(fā)展很快，這主要是由于光能避開強(qiáng)烈的電磁干擾，具有很高的絕緣性，且可非侵入地檢測病人各種癥狀信息。這種傳感器雖然有較高的靈敏度，但出于液態(tài)傳感器本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的限制使測量過程并不十分方便。但是這些儀器裝置大多數(shù)沒有形成產(chǎn)品，也沒有見到廣泛臨床應(yīng)用的報(bào)道。通用串行總線（ Universal Serial Bus）與以往的傳統(tǒng)方式相比具有傳輸速度快、支持即插即用、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，已成為新型數(shù)據(jù)通信接口的首選，可以連接鼠標(biāo)、鍵盤、打印機(jī)、掃描儀、攝像頭、閃存盤、 MP3 機(jī)、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動硬盤、外置光軟驅(qū)、 USB 網(wǎng)卡等，幾乎所有的外部設(shè)備。利用這種方法可以節(jié)省通訊時(shí)間，提高信息交換速度，減少相互間連線，從而有效提高系統(tǒng)的可靠性和降低系統(tǒng)成本。脈搏波所呈現(xiàn)出的形態(tài) (波形 )、強(qiáng)度 (波幅 )、速率 (波速 )和節(jié)律 (周期 )等方面的綜合信息，在很大程度上反映出人體心血管系統(tǒng)中許多生理病理的血流特征，因此對脈搏波采集和處理具有很高的醫(yī)學(xué)價(jià)值和應(yīng)用前景。其發(fā)病率和死亡率均居各種疾病之首，是人類死亡的主要原因之一。 Instrument software design of MCU firmware program design, USB device driver design, data acquisition program design and the design of the software filtering programs of four parts. The parts of hardware and software of the instrument with good, testing the pulse waveform can correctly ref