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基于usb接口的脈搏檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(參考版)

2025-07-06 09:34本頁面
  

【正文】 再一次向她表示衷心的感謝,感謝她為學(xué)生營(yíng)造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍,以及學(xué)習(xí)、生活上的無私幫助 ! 值此論文完成之際,謹(jǐn)向楊老師致以最崇高的謝意 ! 在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束,回顧兩年多來的學(xué)習(xí)經(jīng)歷,面對(duì)現(xiàn)在的收獲,我感到無限欣慰。 (3) 目前對(duì)脈 搏波的分析工作僅僅是簡(jiǎn)單的借用了第三方的脈搏分析軟件,作者對(duì)脈搏分析的理論研究還不夠透徹。對(duì)儀器的改進(jìn)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(shè)計(jì) , 今后可以開發(fā)高集成度新技術(shù)的系統(tǒng)以進(jìn)一步縮小體積、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、提高穩(wěn)定性和處 理速度 。 整個(gè)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(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。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(cè)量、數(shù)據(jù)管理等功能。 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(cè)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(cè)試所得脈搏波形能夠正確反映人體脈搏的真實(shí)特征 。 (3)各脈搏波的主波峰高和波形均各有特點(diǎn),它反映了不同人所具有不同的心血管及血流特征。 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(hào),各測(cè)試者的脈搏周期大小各有差異。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 22 第 四 章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 23 第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析 儀器經(jīng)調(diào)試后,先后測(cè)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 4 4 4 4 45所示 。 USB 設(shè)備驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)程序。軟件的設(shè)計(jì)包括MCU 固件程序、 USB 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、數(shù)據(jù)管理程序及軟件濾波程序。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)界面如圖 35 所示。 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。 al Basic 開發(fā)工具具有很大的優(yōu)勢(shì)[22]。 信 號(hào) 采 集子 程 序 入 口初 始 化設(shè) 置 2MHz時(shí) 鐘 信 號(hào)開 定 時(shí) 器 0計(jì) 數(shù) 器 1是 否 處 于 檢 測(cè) ?關(guān) 定 時(shí) 器 0, 計(jì) 數(shù)器 1返 回定 時(shí) 60sNY上 升 沿 觸 發(fā)計(jì) 數(shù) 器 +1 圖 33信號(hào)采集子程序流程圖 圖 34 頻率測(cè)量 來自信號(hào)處理電路的脈沖電平輸入單片機(jī) C8051F320 的 引腳,單片機(jī)設(shè)為正跳變中斷觸發(fā)模式,故每次脈沖上升沿到達(dá)時(shí)觸發(fā)單片機(jī)產(chǎn)生中斷T 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 并進(jìn)行計(jì)時(shí), 來一個(gè)脈沖脈搏次數(shù)就加一 ;定時(shí)器中斷 主要完成一分鐘的定時(shí)功能。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。其良好的擴(kuò)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。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。 信號(hào)采集子程序流程圖如圖33 所示。 1 個(gè)時(shí)鐘脈沖,誤差小,適合于低頻場(chǎng)合,脈搏頻率的測(cè)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。每來一個(gè)周期的脈搏脈沖,便啟動(dòng)計(jì)數(shù)中斷,從而測(cè)量并計(jì)算脈搏跳動(dòng)的頻率與次數(shù)。 對(duì)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(duì)時(shí)鐘Φ計(jì)數(shù),測(cè)出相鄰兩個(gè)脈搏脈沖信號(hào)間的時(shí)間間隔。 開 始系 統(tǒng) 初 始 化模 擬 通 道 參 數(shù) 設(shè) 定 ?進(jìn) 量 程 轉(zhuǎn) 換 子 程 序信 號(hào) 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(dāng)主機(jī)發(fā)出擴(kuò)大或縮小量程的指令 給設(shè)備時(shí), MCU 首先對(duì)接收到的指令進(jìn)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(guān) 各通道的轉(zhuǎn)換。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)。 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 17 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) MCU 固件程序設(shè)計(jì) 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(wù),大大減小了硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和成本。 本章小結(jié) 本章主要介紹了基于 USB 接口的脈搏檢測(cè)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(jiǎn)單介紹了用到的各元器件的引腳圖和引腳功能。 5V 電源電壓的電路,其電路連接圖如圖 所示,其中輸出的 +5V 電壓通過USB 電纜中的 VBUS 電壓信號(hào)源與單片機(jī)相連接, C8051F320 中集成了穩(wěn)壓器,可以將 VBUS 引腳檢測(cè)到的 +5V 電源穩(wěn)壓至單片機(jī)正常工作的的 + 電源電壓。 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(duì)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(jí)放大電路原理圖如圖 28所示。 由于脈搏信號(hào)為交流信號(hào),這就要求對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行波形變換, CD4052輸出的模擬信號(hào)由 LT111 R1 R1 R1 R18 組成的電路波形變換,然后經(jīng)過單片機(jī) P10 引腳輸入,進(jìn)行時(shí)鐘計(jì)數(shù)處理。下面將對(duì)各部分電路依次進(jìn)行說明。 時(shí)鐘恢復(fù)電路用輸入 USB 數(shù)據(jù)流調(diào)節(jié)內(nèi)部振蕩器,這使內(nèi)部振蕩器(和4倍時(shí)鐘乘法器)能滿足 USB 時(shí)鐘的精度要求。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。 USB 時(shí)鐘配置 USB0 具有全速和低速 USB 通信功能。對(duì)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(hào))實(shí)現(xiàn)的。 USB 寄存器訪問 USB0 控制器寄存器的訪問是通過兩個(gè)特殊功能寄存器來實(shí)現(xiàn)的,這兩個(gè)特殊功能寄存器是: USB0 地址寄存器( USB0ADR)和 USB0 數(shù)據(jù)寄存( USB0DAT)。 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(hào); — 端口 或 EC2 調(diào)試接口的雙向信號(hào)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。 (3)引腳及封裝 C8051F320 引腳圖如圖 26 所示。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。這種固定方式既占用較多引腳,配置又不夠靈活。 (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(duì)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。內(nèi)部淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢
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