【正文】 VBUS 引腳檢測到的 +5V 電源穩(wěn)壓至單片機正常工作的的 + 電源電壓。 時鐘恢復電路用輸入 USB 數據流調節(jié)內部振蕩器，這使內部振蕩器（和4倍時鐘乘法器）能滿足 USB 時鐘的精度要求。 USB 寄存器訪問 USB0 控制器寄存器的訪問是通過兩個特殊功能寄存器來實現的，這兩個特殊功能寄存器是： USB0 地址寄存器（ USB0ADR）和 USB0 數據寄存（ USB0DAT）。這種固定方式既占用較多引腳，配置又不夠靈活。所有器件都有內置的 FLASH存儲器和 256 字節(jié)的內部 RAM,有些器件還可以訪問外部數據存儲器（ XRAM）。集線器類指的是一種提供 USB連接點的設備， USB設備需要提供自檢和屬性設置的信息， USB設備必須在任何時刻執(zhí)行與所定義的 USB設備的狀態(tài)相一致的動作。 (1)USB系統(tǒng)的描述 一個 USB系統(tǒng)主要被定義為三個部分 :USB的互連； USB的設備 (device)；USB的主機 (host)。 USB 能實現強大的功能，它比以前的接口更加復雜，但是它的組件和電纜并不貴，帶有 USB 接口的外設和具有同樣功能的老外設接口相比，所需費用差不多，有時會更少一些。用戶可以在任何時候斷開 USB 外設，而不管計算機是否正在運行，這都不會損壞 PC 機和 外設。通常脈搏信號的頻率范圍在 － 20Hz 之間，因此通過低通濾波器可以有效濾除 50Hz 工頻干擾及其他的高頻噪聲干擾。通過 Q1A1R1 環(huán)路和 Q2A2R2 環(huán)路的反饋，保持了 Q1， Q2 集電極電流為常量，所以輸入電壓相當于加在外接電阻 R 的兩端，從輸入到 A1/A2 輸出的差分放大倍數為 G=（ R1+R2） /RG +1，由 A3 組成的單位增益減法器消除了任何共模成分，而產生一個與 REF 管腳電位有關的單路輸出。低噪聲、低漂移。 +5VGND1KR1500R2C1D1IR333D2BPW8323 圖 22 光電式傳感器電路 光電式脈搏傳感器實驗測量和噪聲分析 在測量過程中，前端測量到的脈搏信號十分微弱，容易受到外界環(huán)境的干擾，因此需要對脈搏傳感器的干擾噪聲進行分析，從光電式脈搏傳感器設計的技術角度減少干擾，使之能夠準確測量到脈搏信號，光電式脈搏傳感器的干擾主要有測量環(huán)境光干擾、工頻干擾、測量過程運動噪聲，下面對上述情況結合儀器軟硬件設計做進一步的分析。在檢測系統(tǒng)中將變化量與直流量相互分離，從而得到光電容積脈搏波。傳感器一般由敏感元件、轉換元件、基本轉換電路三部分組成，組 成框圖如圖 21所示。 脈搏信號拾取電路 紅外接收二極管在紅外光的照射下能產生電能，單個二極管能產 0． 4V第一章 引言 3 電壓， 電流。 設計研究的內容 包括傳感器的選用，傳感器驅動電路的設計、調理電 路的設計、光電隔離電路設計、單片機最小系統(tǒng)設計、 USB 接口設計、人機接口的設計等。 淮安信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計論文 2 近年來日本、美國等國家的醫(yī)生、學者在醫(yī)學研究、針灸研究中設計了一些脈象 客觀描記儀器或裝置。 脈搏檢測儀研究現狀和未來的發(fā)展趨勢 脈搏傳感器檢測的信號要通過串行通訊的方式傳輸給微處理器。隨著人們生活環(huán)境和經濟條件的改善，以及文化素質的提高，其生活方式，保健需求以及疾病種類、治療措施等發(fā)生了明顯的變化。儀器的硬件、軟件各部分配合良好，測試所得脈搏波形能夠正確反映人體脈搏的真實特征。 Amplifier AD620 is adopted。因此，認識、預防及早期發(fā)現這些疾病是十分必要的。因此，在數據采集、數據通信、計算機網絡、分布式工業(yè)控制系統(tǒng)以及武備系統(tǒng)中，經常采用串行通信來交換數據和信息 [1]。其中比較有代表性的儀器有美國醫(yī)學博士 Jhon. 研制的一種針灸臨床用的新型無創(chuàng)脈波記錄儀，日本的田口賢輝發(fā)明的一種“壓力、脈搏測定裝置”、日本的代用文彥設計了一種“局部加壓型可償還脈裝置”、日本 Cofnia 公司研制的一種 CBM— 3000/20xx 型撓動脈脈波檢測儀以及日本 Sony 公司曾經推出的一種利用三個駐體微音器作為脈波傳感元件的脈波檢測儀 [3]。用光電法提取指尖脈搏光信息受到了從事生物醫(yī)學儀器工作的專家和學者的重視。 信號采集及處理系統(tǒng) 由于光電脈搏波屬于緩慢變化的微弱生理信號，信噪比低，極易受到環(huán)境噪聲和肢體運動的干擾。就容積式脈搏波的探測而言，指尖是較理想的部位，因為它位于肢體前端，容易實現非接觸檢測；其次，由手指的解剖結構可知，每個指尖的血液都是經指總動脈分兩路從指干兩側通向指尖，再經豐富的冠狀動脈彌散至毛細血管，然后從靜脈回流。 被測量 電量 敏感 元件 轉換 元件 基本轉 換電路 淮安信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計論文 6 光電傳感器的電路設計 在本設計中我們采用 IR333 型紅外發(fā)射二極管作為光源， BPW83 型紅外接收二極管作為光電轉換器件，兩種二極管的峰值波長都在 900nm 附近，在指夾中，紅外發(fā)射二極管和紅外接收二極管并排擺放。 工頻干擾是電路中最常見的干擾，脈搏信號變化緩慢，特別容易受到工 頻信號的干擾，因此對工頻信號干擾的抑制是保證脈搏信號測量精度的主要措施之一。它的電源范圍寬 (177。由于經光電傳感器采集到的信號為毫伏量級，并且在信號的次級放大中還可以設置 25 倍的放大倍數，所以在前級放大電路的設計中令放大倍數為 101 倍，經過計算 RG =R3=500Ω，交流信號由 3 引腳輸入經放大后通過低通濾波器進行處理。 R 1 = 1 . 6 k R f = 4 8 k+_△∞+R = 1 . 6 k R = 1 . 6 kC 2 = 0 . 1 u FC 1 = 0 . 1 u F6V iV o 圖 26 二階低通濾波電路 USB 總線簡介 USB（ Universal Serial Bus，通用串行總線）是一個外部總線標準，用于規(guī)范電腦與外部設備的連接和通訊。當 USB 外設接入 PC 機時，操作系統(tǒng)會自動檢測到這個連接，并加載合適的驅動程序。 (6)提供電源。 (2)電源 主要包括兩方面：電源分配：即 USB的設備如何通過 USB分配得到由主計算機提供的能源；電源管理：即通過電源管理系統(tǒng)， USB的系統(tǒng)軟件和設備如何與主機協(xié)調工作。所有 USB設備必須在零號端口上有一指定的通道，每個 USB設備的 USB控制通道將與之相連。 25 個字節(jié)寬的端點 I/O；所有口線均耐 5V 電壓；可同時使用 UART 串口、硬件 SMBusTM、 SPITM；帶有 4 個可編程的 16 位計數器 /定時器陣列；帶有 5 個捕捉 /比較模塊的通用 16 位計數器 /定時器。內有輸入 /輸出電路單元通過相應的配置寄存器控制的交叉開關配置到所選擇的端口上。目標端點號被寫入 INDEX 寄存器后，就可以訪問與目標端點對應的控制 /狀態(tài)寄存器。 (1)信號處理電路 U3B 為 RC4558 型放大器， CD4052 為 4 路模擬開關， C8051F320 的 P2 P24 與 CD4052 的 A、 B 引腳相連， C8051F320 通過控制 P2 P24 引腳電平的變換選通 CD4052 的不同通道，從而調節(jié)信號的次級放大倍數，以滿足實驗的要求， CD4052 的 A、 B 引腳的電平變換與次級放大倍數的對應關系如表 所示。包括傳感器電路設計、電壓信號放大、 MCU 外圍電路設計、電源電路等。 時鐘脈沖利用 C8051F320 內部的時鐘。 VB 之所以受到廣大編程人員及用戶的喜愛，除了 VB簡 單易學，不用對 WINDOWS 復雜的運行機制有所了解，同時， VB 功能強大，完全勝任專業(yè) WINDOWS 程序的開發(fā)。 Visual Basic 開發(fā)平臺，具有編程簡潔、程序集成度高的特點，可以充分利用其界面設計工具，迅速完成各種功能的圖形界面設計，得到美觀清楚的界面；它能充分利用系統(tǒng)的資源，有利于對大量數據、圖像進行處理；可以充分利用其面向對象的設計方法，也可由操作系統(tǒng)和其它應用程序的消息觸發(fā)（應用程序的運算結果，參數調用等），甚至由應用程序本身的消息觸發(fā)（自身收 /發(fā)信息以及執(zhí)行自身程序產生的參數變化等）。數據管理程序用 來編譯調試。 在硬件設計中采用了高集成度的 C8051F320主控制器芯片，設備與主機通過 USB接口進行通信。今后的工作可以參照醫(yī)學原理，對頻域脈搏波作進一步的分析，從而達到智能識別脈搏波所代表病征的目的，最終形成輔助專家系統(tǒng) 致 謝 26 致 謝 在論文完成之際，我首先要向我的導師楊金紅老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！ 楊金紅老師以其嚴謹的治學態(tài)度、淵博的學識、求實的工作作風給我留下深 刻的印象，我將終生難忘。 由于時間關系，本課題的脈搏檢測儀在硬件和軟件設計方面都可以采取更加高級的方法來實現。 （ 2）在每個脈搏周期內，脈圖都由上升 支和下降支組成，它們形成一個大的波峰，這就是我們通常說的主波，在下降支上我們可以看一個小的波峰，這是我們通常說的重搏波。 圖 35 數據采集系統(tǒng)界面 本章小結 本章對脈搏檢測儀的軟件設計進行了比較詳細的介紹。因此選擇 Visu 脈搏 脈沖時鐘 Φ 。頻率測量如圖 32 所 示。 整體固件流程圖如圖 31所示。 圖 28次級放大電路原理圖 (2)電源電路 由于該設備采用的是 USB 總線供電，且電路中的有源器件多是采取雙電源供電方式，所以在電路中我們使用了由 LM7805 和 LM7905 組合成的提供177。 USB0 時鐘通過特殊功能寄存器 CLKSEL 選擇。 淮安信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計論文 14 (4)電氣特性 校準器的輸入電壓 (REGIN 引腳 )： ； VDD(電壓校準器的輸出 )：(通常取 )； VREG 偏流 (電壓校