【正文】 業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 晶振的精度為 ，支持所有 USB 和 UART 模式；外部晶振器：晶體、 RC、 C或外部時(shí)鐘；內(nèi)置一個(gè)針對(duì)與 USB 控制器的片上時(shí)鐘乘法器。 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(chǔ)器。所有器件都有內(nèi)置的 FLASH存儲(chǔ)器和 256 字節(jié)的內(nèi)部 RAM,有些器件還可以訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ XRAM）。 C8051F 系列單片機(jī)是集成的混合信號(hào)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。通過(guò)此控制通道，所有的 USB設(shè)備都列入一個(gè)共同的準(zhǔn)入機(jī)制，以獲得控制操作的信息。設(shè)備就是通過(guò)該 USB地址被操作的，每一個(gè) USB設(shè)備通過(guò)一個(gè)或多個(gè)通道與主機(jī)通訊。集線器類指的是一種提供 USB連接點(diǎn)的設(shè)備， USB設(shè)備需要提供自檢和屬性設(shè)置的信息， USB設(shè)備必須在任何時(shí)刻執(zhí)行與所定義的 USB設(shè)備的狀態(tài)相一致的動(dòng)作。 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(dòng)態(tài)變化。 (3)總線協(xié)議 USB總線是一種輪循方式的總線，主機(jī)控制端口初始化所有的數(shù)據(jù)傳輸。對(duì)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(wú)須進(jìn)行優(yōu)先級(jí)判別。 (1)USB系統(tǒng)的描述 一個(gè) USB系統(tǒng)主要被定義為三個(gè)部分 :USB的互連； USB的設(shè)備 (device)；USB的主機(jī) (host)。 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 電纜向外設(shè)提供了一根 +5V 的電源線，電流的大小取決于集線器，最小為 100mA，最大不會(huì)超過(guò) 500mA，用戶可以直接使用這個(gè)總線電源。 USB 系統(tǒng)通過(guò)硬件設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議兩方面來(lái)保證其傳輸?shù)目煽啃浴? USB 能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的功能，它比以前的接口更加復(fù)雜，但是它的組件和電纜并不貴，帶有 USB 接口的外設(shè)和具有同樣功能的老外設(shè)接口相比，所需費(fèi)用差不多，有時(shí)會(huì)更少一些。通過(guò) 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)。 (3)共享式接口。 USB 實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)配置，它不需要用戶手工配置 I/O 地址和中斷請(qǐng)求。用戶可以在任何時(shí)候斷開(kāi) USB 外設(shè)，而不管計(jì)算機(jī)是否正在運(yùn)行，這都不會(huì)損壞 PC 機(jī)和 外設(shè)。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。是應(yīng)用在 PC 領(lǐng)域的接口技術(shù)。二階低通濾波電路圖如圖 26所示。通常脈搏信號(hào)的頻率范圍在 － 20Hz 之間，因此通過(guò)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。工程上常用它處理信號(hào)、傳送數(shù)據(jù)和抑制干擾。信號(hào)初級(jí)放大電路原理圖如圖 25 所示。 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)。通過(guò) 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(dāng)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(shù)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(chǎn)生一個(gè)與 REF 管腳電位有關(guān)的單路輸出。 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。 — 177。 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。低噪聲、低漂移。 放大電路的設(shè)計(jì) 由于光電傳感器拾取的脈搏信號(hào)十分微弱，僅為微伏量級(jí)或毫伏量級(jí)，所以要求前置級(jí)滿足下述要求：高輸入阻抗。 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7 放大濾波電路設(shè)計(jì) 由光電傳感器拾取的脈搏信號(hào)十分微弱，僅為 微伏量級(jí)或 毫伏量 級(jí)，所以首先要對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，介于此系統(tǒng)的特點(diǎn)，我們使用了兩級(jí)放大電路，分別為初級(jí)放大和次級(jí)放大。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。 +5VGND1KR1500R2C1D1IR333D2BPW8323 圖 22 光電式傳感器電路 光電式脈搏傳感器實(shí)驗(yàn)測(cè)量和噪聲分析 在測(cè)量過(guò)程中，前端測(cè)量到的脈搏信號(hào)十分微弱，容易受到外界環(huán)境的干擾，因此需要對(duì)脈搏傳感器的干擾噪聲進(jìn)行分析，從光電式脈搏傳感器設(shè)計(jì)的技術(shù)角度減少干擾，使之能夠準(zhǔn)確測(cè)量到脈搏信號(hào)，光電式脈搏傳感器的干擾主要有測(cè)量環(huán)境光干擾、工頻干擾、測(cè)量過(guò)程運(yùn)動(dòng)噪聲，下面對(duì)上述情況結(jié)合儀器軟硬件設(shè)計(jì)做進(jìn)一步的分析。反之，R2過(guò)小，通過(guò)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(wú)脈搏時(shí)的信號(hào)，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(hào)是直流和交流疊加的信號(hào)。 R2 選 500Ω是基于紅外接收二極管感應(yīng)紅外光靈敏度考慮的。 在通常脈搏測(cè)量過(guò)程中，手指和光電式脈搏傳感器可能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)使脈搏測(cè)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(dòng)性，使指夾能夠更緊的夾在手指上，不易松動(dòng)來(lái)降低運(yùn)動(dòng)噪聲 的干擾。在檢測(cè)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。皮膚內(nèi)的血液容積在心臟作用下呈波動(dòng)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。 血液是一種高度不透明的液體。通常人們對(duì)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(guò)程。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成，組 成框圖如圖 21所示。因此本系統(tǒng)對(duì)經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換而不需要任何信號(hào)調(diào)理 (放大和濾波 )電路。傳統(tǒng)的光電脈搏波信號(hào)檢測(cè)電路都采用高增益放大器，以獲得較高的檢測(cè)靈敏度，這種設(shè)計(jì)思路導(dǎo)致了檢測(cè)信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍縮小，在受到運(yùn)動(dòng)干擾時(shí)，將導(dǎo)致由于干擾信號(hào)而帶來(lái)的光電脈搏波信號(hào)檢測(cè)的飽和失真。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。 脈搏信號(hào)拾取電路 紅外接收二極管在紅外光的照射下能產(chǎn)生電能，單個(gè)二極管能產(chǎn) 0． 4V第一章 引言 3 電壓， 電流。所用光電式傳感器由發(fā)光二級(jí)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(guò)手指，經(jīng)過(guò)手指組織的血液吸收和衰減，由光敏二極管接收。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了指套式的透射型光電傳感器，實(shí)現(xiàn)了光電隔離，減少了對(duì)后級(jí)模擬電路的干擾 。近年來(lái)光電檢測(cè)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(kāi)強(qiáng)烈的電磁干擾，具有很高的絕緣性，且可非侵入地檢測(cè)病人各種癥狀信息。 設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容 包括傳感器的選用，傳感器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)、調(diào)理電 路的設(shè)計(jì)、光電隔離電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)、 USB 接口設(shè)計(jì)、人機(jī)接口的設(shè)計(jì)等。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(cè)量過(guò)程并不十分方便。 雖然國(guó)內(nèi)外在提取脈搏圖像方面已經(jīng)開(kāi)展了大量的工作，先后研制了不同種類的傳感器及測(cè)量設(shè)備獲得脈搏波形，但從研制情況看，大部分傳感器不能模擬中醫(yī)切脈診法來(lái)檢測(cè)脈搏信號(hào)，適用性不夠好。但是這些儀器裝置大多數(shù)沒(méi)有形成產(chǎn)品，也沒(méi)有見(jiàn)到廣泛臨床應(yīng)用的報(bào)道。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 近年來(lái)日本、美國(guó)等國(guó)家的醫(yī)生、學(xué)者在醫(yī)學(xué)研究、針灸研究中設(shè)計(jì)了一些脈象 客觀描記儀器或裝置。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(pán)、打印機(jī)、掃描儀、攝像頭、閃存盤(pán)、 MP3 機(jī)、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)硬盤(pán)、外置光軟驅(qū)、 USB 網(wǎng)卡等，幾乎所有的外部設(shè)備。目前常用的串行總線接口標(biāo)準(zhǔn)主要有 RS23 RS42 RS42 RS485 和 USB 等。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。 脈搏檢測(cè)儀研究現(xiàn)狀和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì) 脈搏傳感器檢測(cè)的信號(hào)要通過(guò)串行通訊的方式傳輸給微處理器。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(duì)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。 從脈搏波中提取人體的生理病理信息作為臨床診斷和治療的依據(jù)，歷來(lái)都受到中外醫(yī)學(xué)界的重視。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。隨著人們生活環(huán)境和經(jīng)濟(jì)條件的改善，以及文化素質(zhì)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。 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 reflect the real characteristics of the pulse of the human body. The instrument also has the advantages of use, easy to carry, field test shows that this system has reached the expected des