【正文】 今后的工作可以參照醫(yī)學(xué)原理，對(duì)頻域脈搏波作進(jìn)一步的分析，從而達(dá)到智能識(shí)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(dǎo)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(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)、求實(shí)的工作作風(fēng)給我留下深刻的印象，我將終生難忘。 由于時(shí)間關(guān)系，本課題的脈搏檢測(cè)儀在硬件和軟件設(shè)計(jì)方面都可以采取更加高級(jí)的方法來實(shí)現(xiàn)。在硬件設(shè)計(jì)中采用了高集成度的C8051F320 主控制器芯片，設(shè)備與主機(jī)通過USB 接口進(jìn)行通信。（2）在每個(gè)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(gè)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(gè)小的波峰，這是我們通常說的重搏波。數(shù)據(jù)管理程序用 來編譯調(diào)試。圖 35 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)界面 本章小結(jié)本章對(duì)脈搏檢測(cè)儀的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹。Visual Basic 開發(fā)平臺(tái)，具有編程簡(jiǎn)潔、程序集成度高的特點(diǎn)，可以充分利用其界面設(shè)計(jì)工具，迅速完成各種功能的圖形界面設(shè)計(jì)，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(duì)大量數(shù)據(jù)、圖像進(jìn)行處理；可以充分利用其面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，也可由操作系統(tǒng)和其它應(yīng)用程序的消息觸發(fā)（應(yīng)用程序的運(yùn)算結(jié)果，參數(shù)調(diào)用等），甚至由應(yīng)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）。因此選擇 Visu 脈搏脈沖時(shí)鐘 Φ。VB 之所以受到廣大編程人員及用戶的喜愛，除了 VB 簡(jiǎn)單易學(xué)，不用對(duì) WINDOWS 復(fù)雜的運(yùn)行機(jī)制有所了解，同時(shí)，VB 功能強(qiáng)大，完全勝任專業(yè) WINDOWS 程序的開發(fā)。頻率測(cè)量如圖 32 所示。時(shí)鐘脈沖利用 C8051F320 內(nèi)部的時(shí)鐘。整體固件流程圖如圖 31 所示。包括傳感器電路設(shè)計(jì)、電淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文16壓信號(hào)放大、MCU 外圍電路設(shè)計(jì)、電源電路等。圖 28 次級(jí)放大電路原理圖(2)電源電路由于該設(shè)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。 (1)信號(hào)處理電路U3B 為 RC4558 型放大器，CD4052 為 4 路模擬開關(guān)，C8051F320 的 P2P24 與 CD4052 的 A、B 引腳相連，C8051F320 通過控制 P2P24 引腳電平的變換選通 CD4052 的不同通道，從而調(diào)節(jié)信號(hào)的次級(jí)放大倍數(shù)，以滿足實(shí)驗(yàn)的要求，CD4052 的 A、B 引腳的電平變換與次級(jí)放大倍數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 所示。USB0 時(shí)鐘通過特殊功能寄存器 CLKSEL 選擇。目標(biāo)端點(diǎn)號(hào)被寫入 INDEX 寄存器后，就可以訪問與目標(biāo)端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的控制/狀態(tài)寄存器。(4)電氣特性淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文14校準(zhǔn)器的輸入電壓(REGIN 引腳)：；VDD(電壓校準(zhǔn)器的輸出)：(通常取 )；VREG 偏流(電壓校準(zhǔn)器有效時(shí))：70uA；CPU 和 USB 運(yùn)行時(shí)的供給電流：1mA(CPU 時(shí)鐘為 24MHz,USB 時(shí)鐘為 48MHz 時(shí))，或 9mA(CPU 時(shí)鐘為 12MHz,USB 時(shí)鐘為 6MHz 時(shí))；內(nèi)部晶振頻率：；USB 時(shí)鐘頻率：(全速)，(低速)。內(nèi)有輸入/輸出電路單元通過相應(yīng)的配置寄存器控制的交叉開關(guān)配置到所選擇的端口上。傳統(tǒng)的單片機(jī) I/O 端口大都是固定為某個(gè)特殊功能的輸入/輸出口，可以是單功能或多功能，I/O 口可編程選擇為單向/雙向以及上拉、開漏等。25 個(gè)字節(jié)寬的端點(diǎn) I/O；所有口線均耐 5V第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)11電壓；可同時(shí)使用 UART 串口、硬件 SMBusTM、SPITM；帶有 4 個(gè)可編程的 16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列；帶有 5 個(gè)捕捉/比較模塊的通用 16 位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器。C8051F 系列單片機(jī)的功能部件包括模擬多路選擇器、可編程增益放大器、ADC、電壓比較器、電壓基準(zhǔn)、溫度傳感器、SMBus/I2C、UART、SPI、可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列(PCA)、定時(shí)器、數(shù)字 I/O端口、電源監(jiān)視器、看門狗定時(shí)器（WDT）和時(shí)鐘振蕩器等。所有USB設(shè)備必須在零號(hào)端口上有一指定的通道，每個(gè)USB設(shè)備的USB控制通道將與之相連。 (5)USB設(shè)備USB設(shè)備分為諸如集線器、分配器或文本設(shè)備等種類。(2)電源主要包括兩方面：電源分配：即USB的設(shè)備如何通過USB分配得到由主計(jì)算機(jī)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(shè)備如何與主機(jī)協(xié)調(diào)工作。由主機(jī)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議使各種設(shè)備分享USB帶寬，當(dāng)其它設(shè)備和主機(jī)在運(yùn)行時(shí)，總線允許添加、設(shè)置、使用以及拆除外設(shè)。(6)提供電源。(4)低成本。當(dāng)USB 外設(shè)接入 PC 機(jī)時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)到這個(gè)連接，并加載合適的驅(qū)動(dòng)程序。用戶可以把 USB 外設(shè)連接到一臺(tái)正在運(yùn)行的 PC 機(jī)上，操作系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別，并且用戶可以立即使用，而不需要重新啟動(dòng) PC 機(jī)。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(jiǎn)介 USB（Universal Serial Bus，通用串行總線）是一個(gè)外部總線標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范電腦與外部設(shè)備的連接和通訊。有源濾波和無源濾波相比，有源濾波采用了集成運(yùn)放，集成運(yùn)放的開環(huán)電壓增益和輸入阻抗都很高，輸出阻抗低，構(gòu)成有源濾波器后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。由于經(jīng)光電傳感器采集到的信號(hào)為毫伏量級(jí)，并且在信號(hào)的次級(jí)放大中還可以設(shè)置 25 倍的放大倍數(shù)，所以在前級(jí)放大電路的設(shè)計(jì)中令放大倍數(shù)為 101 倍，經(jīng)過計(jì)算 RG =R3=500Ω，交流信號(hào)由 3 引腳輸入經(jīng)放大后通過低通濾波器進(jìn)行處理。輸入三極管 Q1 和 Q2 提供了唯一雙極差分輸入，因內(nèi)部的超 β 處理，它的輸入偏移電流比一般情況低 10 倍。它的電源范圍寬(177。光電信號(hào)是不穩(wěn)定的內(nèi)阻變化的微弱信號(hào)，為了減少信號(hào)源內(nèi)阻的影響，必須提高放大器輸入阻抗，所以要求放大器具有高的輸入阻抗。工頻干擾是電路中最常見的干擾，脈搏信號(hào)變化緩慢，特別容易受到工頻信號(hào)的干擾，因此對(duì)工頻信號(hào)干擾的抑制是保證脈搏信號(hào)測(cè)量精度的主要淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文6措施之一。光電傳感器電路原理圖如圖 22 所示。被測(cè)量 電量敏感元件轉(zhuǎn)換元件基本轉(zhuǎn)換電路第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5 光電傳感器的電路設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)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(zhuǎn)換器件，兩種二極管的峰值波長(zhǎng)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。血容積搏動(dòng)使組織中血液透光率隨之變化，當(dāng)光源和光敏元件置于被測(cè)部位（如手指）的同一側(cè)（或兩側(cè)），光源發(fā)出的光照射在組織上，經(jīng)反射（或透射）后被光敏元件接，光敏元件將脈動(dòng)的光強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的電信號(hào)。就容積式脈搏波的探測(cè)而言，指尖是較理想的部位，因?yàn)樗挥谥w前端，容易實(shí)現(xiàn)非接觸檢測(cè)；其次，由手指的解剖結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)指尖的血液都是經(jīng)指總動(dòng)脈分兩路從指干兩側(cè)通向指尖，再經(jīng)豐富的冠狀動(dòng)脈彌散至毛細(xì)血管，然后從靜脈回流。第一章 引言3淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文4第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 傳感器電路設(shè)計(jì) 傳感器的定義與組成 傳感器（Transducer/Sensor）在我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB7665—1987）中的定義是：“能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置”。 信號(hào)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(hào)，信噪比低，極易受到環(huán)境噪聲和肢體運(yùn)動(dòng)的干擾。由于手指動(dòng)脈血在血液循環(huán)過程中呈周期性的脈動(dòng)變化，所以它對(duì)光的吸收和衰減也是周期性脈動(dòng)的，于是光敏二極管輸出信號(hào)的變化也就反映了動(dòng)脈血的脈動(dòng)變化。用光電法提取指尖脈搏光信息受到了從事生物醫(yī)學(xué)儀器工作的專家和學(xué)者的重視。所以人體脈搏信號(hào)采集裝置的研究仍有其可行性和必要 [4]。其中比較有代表性的儀器有美國(guó)醫(yī)學(xué)博士 Jho 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(cè)定裝置”、日本的代用文彥設(shè)計(jì)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—3000/2022 型撓動(dòng)脈脈波檢測(cè)儀以及日本 Sony 公司曾經(jīng)推出的一種利用三個(gè)駐體微音器作為脈波傳感元件的脈波檢測(cè)儀 [3]。目前主流的計(jì)算機(jī)均配備有 RS232 和 USB 兩種串行接口，而早期的計(jì)算機(jī)主板只支持 RS232 串行接口，當(dāng)今則以 USB 接口為通用外設(shè)接口的趨勢(shì) [2]。因此，在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、分布式工業(yè)控制系統(tǒng)以及武備系統(tǒng)中，經(jīng)常采用串行通信來交換數(shù)據(jù)和信息 [1]。但人體的生物信號(hào)多屬于強(qiáng)噪聲背景下的低頻弱信號(hào)， 脈搏波信號(hào)更是低頻微弱的非電生理信號(hào)，必需經(jīng)過放大和后級(jí)濾波以滿足采集的要求。因此，認(rèn)識(shí)、預(yù)防及早期發(fā)現(xiàn)這些疾病是十分必要的。目前檢測(cè)脈搏的儀器雖然很多，但是能實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量、精確顯示且計(jì)時(shí)功能準(zhǔn)確等多種功能的便血石攜式