【正文】 路等。第三章 系統(tǒng)軟件設計17第三章 系統(tǒng)軟件設計 MCU 固件程序設計 本儀器架構(gòu)的 MCU 配合硬件電路完成控制傳送、程控放大等任務，大大減小了硬件設計的復雜度和成本。MCU 對緩沖區(qū)管理器發(fā)送來的 8 字節(jié)控制指令進行解析，并將解析結(jié)果通知邏輯控制器。設備的信息，如設備描述符、接口描述符、端點描述符等都存于 MCU 的 ROM 中，在解析結(jié)果為主機要求獲得設備信息時，MCU 將相關的數(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。整體固件流程圖如圖 31 所示。開始系統(tǒng)初始化模擬通道 參數(shù)設定 ？進量程轉(zhuǎn)換子程序信號采集子程序處理數(shù)據(jù)顯示結(jié)果YN圖 31 整體固件流程 MCU 除了要處理 USB 的控制指令，還要完成脈搏的程控放大功能，當主機發(fā)出擴大或縮小量程的指令給設備時，MCU 首先對接收到的指令進行解析，得知是轉(zhuǎn)換量程的指令后，程序跳轉(zhuǎn)到量程轉(zhuǎn)換子程序，控制模擬開關各通道的轉(zhuǎn)換。量程轉(zhuǎn)換中斷子程序流程圖如圖 32 所示。對于脈搏波形的計數(shù)，采用單片機為核心的計時法，計時法是對時鐘Φ 計數(shù)，測出相鄰兩個脈搏脈沖信號間的時間間隔。時鐘脈沖利用 C8051F320 內(nèi)部的時鐘。每來一個周期的脈搏脈沖，便啟動計數(shù)中斷，從而測量并計算脈搏跳動的頻率與次數(shù)。這種方法的頻率測量誤差來自于177。1 個時鐘脈沖，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)技術學院畢業(yè)設計論文18常適合采用這種方法。頻率測量如圖 32 所示。信號采集子程序流程圖如圖33 所示。中斷入口處理指令跳轉(zhuǎn)量程轉(zhuǎn)換子程序發(fā)出指令控制 P 1 . 1 P 1 . 2 端口電平是否轉(zhuǎn)換完畢 ？關閉中斷返回YN圖 32 量程轉(zhuǎn)換中斷程序流程圖 數(shù)據(jù)采集程序設計 Visual Basic 簡介Visual Basic 是在世界范圍內(nèi)廣泛使用的一種強大的編程語言，它為 WINDOWS 應用程序開發(fā)提供了最迅速和便捷的方法。不論是 WINDOWS 應用程序的專業(yè)開發(fā)人員還是初學者，Visual Basic 都為他們提供了一整套工具用來方便的開發(fā)應用程序。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)。其良好的擴展性主要表現(xiàn)在：VB 除了可以直接使用自定義控件和第三方提供的控件，還可以在其他語言環(huán)境（如 Borland C++，Visual ++）中根據(jù)需要制作自己的控件。VB可以調(diào)用動態(tài)鏈接庫（DLL）內(nèi)的函數(shù)，這意味著 VB 可以直接調(diào)用為數(shù)眾多的 WINDOWSAPI 函數(shù)，這不僅大大的擴充了程序設計的能力，而且使 VB 實現(xiàn)了原來只能由 VC 或 BC 才能實現(xiàn)的若干功能。目前 Visual Basic 軟件開發(fā)第三章 系統(tǒng)軟件設計19團體是世界上最大的軟件開發(fā)團體，它為全世界數(shù)千種工具和控件開發(fā)商所支持。因此選擇 Visu 脈搏脈沖時鐘 Φ。信號采集子程序入口初始化設置 2 M H z 時鐘信號開定時器 0計數(shù)器 1是否處于檢測 ？關定時器 0 ， 計數(shù)器 1返回定時 6 0 sNY上升沿觸發(fā)計數(shù)器 + 1圖 33 信號采集子程序流程圖圖 34 頻率測量來自信號處理電路的脈沖電平輸入單片機 C8051F320 的 引腳，單片機設為正跳變中斷觸發(fā)模式，故每次脈沖上升沿到達時觸發(fā)單片機產(chǎn)生中T淮安信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計論文20斷并進行計時，來一個脈沖脈搏次數(shù)就加一；定時器中斷主要完成一分鐘的定時功能。單片機對一分鐘內(nèi)的脈沖次數(shù)進行累加，通過 USB 串口通訊把測量結(jié)果送到上位機數(shù)據(jù)采集界面顯示出來。al Basic 開發(fā)工具具有很大的優(yōu)勢 [22]。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(shù)據(jù)、圖像進行處理；可以充分利用其面向?qū)ο蟮脑O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(jié)果，參數(shù)調(diào)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(chǎn)生的參數(shù)變化等）。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集程序用 VB 語言編寫，完成數(shù)據(jù)傳輸、脈搏顯示、數(shù)據(jù)管理等功能。軟件開始運行時點擊采集按鈕開始測量，在系統(tǒng)測量結(jié)束后可按退出按鈕關閉數(shù)據(jù)采集程序界面，用戶可以選擇模擬通道放大倍數(shù)，測量時系統(tǒng)會實時反映出該測試用戶的脈搏數(shù)據(jù)，記錄按鈕功能鍵可以記錄最近 3 次的測量數(shù)據(jù)，以供測試用戶參考。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)界面如圖 35 所示。圖 35 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)界面 本章小結(jié)本章對脈搏檢測儀的軟件設計進行了比較詳細的介紹。軟件的設計包括MCU 固件程序、USB 設備驅(qū)動程序、數(shù)據(jù)管理程序及軟件濾波程序。MCU 用的是具有 CIP51 內(nèi)核的 C8051F320，在這里采用 Cygnal 公司的 IDE 軟件和單片機仿真器進行軟件和硬件仿真調(diào)試。USB 設備驅(qū)動程序采用 Cygnal 公司的 C8051F 通用驅(qū)功程序做模板，在源程序的基礎上做一些改動即成為該第三章 系統(tǒng)軟件設計21USB 設備的驅(qū)動程序。數(shù)據(jù)管理程序用 來編譯調(diào)試?；窗残畔⒙殬I(yè)技術學院畢業(yè)設計論文22第四章 實驗結(jié)果與分析23第四章 實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析儀器經(jīng)調(diào)試后，先后測量了三十人的脈搏，由于篇幅所限，現(xiàn)僅給出如下五人的脈搏波圖，如圖444445所示。圖中橫坐標為時間軸，單位為s，縱坐標為電壓軸，單位為V，脈搏波圖反應了脈搏，如圖信號隨時間的變化規(guī)律。圖 41 同學甲脈搏波圖圖 42 同學乙脈搏波圖圖 43 同學丙脈搏波圖淮安信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計論文24圖 44 同學丁脈搏波圖圖 45 同學戊脈搏波圖通過如上實驗數(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。（2）在每個脈搏周期內(nèi)，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。(3）各脈搏波的主波峰高和波形均各有特點，它反映了不同人所具有不同的心血管及血流特征。(4）所測得各脈搏波圖重復性好，脈搏曲線光滑，無毛刺，效果較好。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方面介紹了脈搏檢測儀的結(jié)構(gòu)，并給出實驗數(shù)據(jù)，結(jié)果表明該儀器達到了預期的設計要求，測試所得脈搏波形能夠正確反映人體脈搏的真實特征。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。數(shù)據(jù)采集界面采用VB 編寫，完成數(shù)據(jù)傳輸、脈搏顯示、參數(shù)測量、數(shù)據(jù)管理等功能。對于信號的低頻干擾采用小波變換法進行濾波，該方法濾波效果良好。整個硬件電路密封在指夾內(nèi)，儀器具有體積小、使用攜帶方便，性價比高等優(yōu)點。 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(xiàn)。對儀器的改進思想概括如下： (1)目前的硬件電路多采用低集成度器件的設計，今后可以開發(fā)高集成度新技術的系統(tǒng)以進一步縮小體積、簡化設計、提高穩(wěn)定性和處理速度 。(2) 加強軟件功能，改善軟件用戶界面，引入數(shù)據(jù)庫來存儲病患的信息，利用網(wǎng)絡將脈搏數(shù)據(jù)遠傳，成為遠程醫(yī)療的一部分。(3) 目前對脈 搏波的分析工作僅僅是簡單的借用了第三方的脈搏分析軟件，作者對脈搏分析的理論研究還不夠透徹。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?shù)闹螌W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。再一次向她表示衷心的感謝，感謝她為學生營造的濃郁學術氛圍，以及學習、生活上的無私幫助! 值此論文完成之際，謹向楊老師致以最崇高的謝意!在學校的學習生活即將結(jié)束，回顧兩年多來的學習經(jīng)歷，面對現(xiàn)在的收獲，我感到無限欣慰。為此，我向熱心幫助過我的所有老師和同學表示由衷的感謝!在我即將完成學業(yè)之際，我深深地感謝我的家人給予我的全力支持！最后，衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家、教授!參考文獻27參考文獻[l],1953,(8):605[2]錢宗才.“浮、中、沉”醫(yī)大學學報,1991,(6):411414[3]梁中慶,1996,13(1):5557[4]閆述池,胡家寧,理學雜志,1996,13(4):245247[5],1985,9(5):15[6]陳先農(nóng),工程學報,1984,3(3):170175[7]、沉、虛、,1990,(10):603605[8]“舉、尋、按”, (2):1518[9],1987,4749[10],1992,(6):13