【正文】 包含大于頻率 fm 的分量的有限頻帶信號(hào)，由對(duì)該信號(hào)以不大于 1/2fm 的時(shí)間間隔進(jìn)行采樣的采樣值唯一地確定。 采樣方式的選擇 模擬信號(hào)首先經(jīng)過一個(gè)預(yù)采樣濾波器進(jìn)行初步處理，主要是為滿足采樣 定理的要求而濾除高頻干擾，然后由采樣器按照預(yù)定的時(shí)間間隔對(duì)模擬信號(hào)離散化，從而把連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成離散的脈沖子樣，再由模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)把離散子樣進(jìn)行量化編碼，使之變成數(shù)字信號(hào)送到處理器進(jìn)行數(shù)字處理。有的則采用并行碼輸出，有的則采用串行碼輸出。由于輸入信號(hào)變化速度不同，系統(tǒng)對(duì)分辨力，精度、轉(zhuǎn)換速率及成本的要求也不同，所以 A/D 轉(zhuǎn)換器的種類較多。采樣 /保持電路的作用是快速拾取模擬多路開關(guān)輸出的子樣脈沖，并保持幅值恒定，以提高 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度，如果把采樣 /保持電路放在模擬多路開關(guān)之前 (每通道一個(gè) )，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬時(shí)信號(hào)進(jìn)行同時(shí)采樣。多路模擬開關(guān)可以分時(shí)選通來自多個(gè)輸入通道的某一路信號(hào)，因此，在多路開關(guān)后的單元電路，如采樣 /保持電路、 A/D 及處理器電路等，只需一套即可，這樣節(jié)省成本和體積。這種噪聲可以用濾波器來衰減，以提高模擬輸入信號(hào)的信噪比。此外，某些傳感器內(nèi)阻比較大，輸出功率較小，這樣放大器還起到組抗變換器的作用來緩沖輸入信號(hào)。由于傳感器輸出的信號(hào)較小，例如常用的熱電偶輸出變化，往往在幾毫伏到幾十毫伏之間；電阻應(yīng)變片愉出電壓變化只有幾個(gè)毫伏：人體生物電信號(hào)僅是微伏量級(jí)。通常把傳 感器輸出到 A/D轉(zhuǎn)換器輸入的這一段信號(hào)通道稱為模擬通道。下面簡(jiǎn)單介紹一下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的各個(gè)組成部分。 采集系統(tǒng)基本組成 采集系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分。 對(duì)血壓信號(hào)，我們采用了先進(jìn)的 Motorola 專用的壓力傳感器和放大器，其輸出己被調(diào)理為 05V 電壓信號(hào)。這種方法在地球生理、生物醫(yī)學(xué)、通信和測(cè)量設(shè)備中均有很大的應(yīng)用價(jià)值。 自透應(yīng)噪聲抵消 這是自適應(yīng)信號(hào)處理的一種形式，它利用一個(gè)與原始輸入相關(guān)的噪聲來抵消原始輸入中的噪聲，從而獲得幾乎未產(chǎn)生畸變的有用信號(hào)，提高系統(tǒng)的信噪比。傳統(tǒng)的光并行檢測(cè)，是用感光乳膠，主要適用于光圖像，其靈敏度較低，后處理繁重、困難。 并行檢測(cè) 有些事件只發(fā)生一次，如單次閃光光譜，或者希望在測(cè)量的范圍內(nèi)用掃描方式同時(shí)獲得結(jié)果，這就需要并行檢測(cè)方法。這些脈沖的計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)方法，要選擇或設(shè)計(jì)傳感器，能使信號(hào)有盡量相近的窄脈沖幅度輸出，要利用幅度甄別器，大量排除噪聲計(jì)數(shù)，要利用信號(hào)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，來決定測(cè)盤參數(shù)的作數(shù)據(jù)修正。積累平均器 (Boxcar)是電信號(hào)時(shí)域處理的主要設(shè)備。這時(shí)，可根據(jù)噪聲是隨機(jī)的，多次測(cè)量的平均可排除噪聲的影響，接近信號(hào)真實(shí)值的特性來進(jìn)行測(cè)量。如果信號(hào)具有相干性，而噪聲 具有無相干性，則可利用相干檢測(cè)技術(shù)，把相位不同于信號(hào)的噪聲部分排除，即可把與信號(hào)頻率相同，但相位不同的噪聲大量排除。 信號(hào)的窄帶化及相干檢測(cè)技術(shù) 單頻余弦 (或正弦 )信號(hào)，或頻帶很窄的正、余弦信號(hào)，由于信號(hào)頻率固定，我們以通過限制測(cè)量系統(tǒng)帶寬的方法，把大量帶寬外的噪聲排除。但應(yīng)注意，從噪聲中提取信息，首先需在盡量降低噪聲的基礎(chǔ)上進(jìn)行。另一是分析測(cè)員中的噪聲規(guī)律和信號(hào)規(guī)律，通過各種手段從噪聲中提取信號(hào)。 微弱信號(hào)的檢測(cè)方法 提高信號(hào)檢測(cè)靈敏度或降低可檢測(cè)下限的基本方法有兩類。待采樣的時(shí)間達(dá) 1 秒鐘后將分析數(shù)據(jù)結(jié)果，求出最大值和最小值，經(jīng)過一些處理后即為收縮壓和舒張壓。初始化完成之后，將啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換，等待直至 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束。電源開啟過后，若有必要修改系統(tǒng)的默認(rèn)參數(shù)，將由鍵盤輸入或 PC 機(jī)對(duì)其進(jìn)行設(shè)置。 硬件工作流程圖 由于采樣的頻率較低，硬件設(shè)計(jì)就采用每采集一次血壓信號(hào)就將結(jié)果通過串行端口傳送給上位機(jī)，便于連上位機(jī) (PC 機(jī) )對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。 數(shù)據(jù)傳輸率 為減小系統(tǒng)的功耗和增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，?shù)據(jù)傳輸速率將根據(jù)采樣的通道數(shù)目進(jìn)行設(shè)定。由于設(shè)計(jì)要求的采樣精度為 3%，所以可以去掉結(jié)果的低兩位，即用一個(gè)字節(jié)來存儲(chǔ)采樣結(jié)果。 分辨率 PIC16F874 單片機(jī) A/D 轉(zhuǎn)換位數(shù)為 10 位，則分辨率為 1/210或約為滿刻度的%。根據(jù)采樣定理， (采樣頻率只要能大于信號(hào)頻率的 2 倍理論上采樣后的數(shù)據(jù)就能還原原始信號(hào) )，并參考其它血壓計(jì)和心電啟示錄儀的采樣頻 率，本文選取每個(gè)通道的采樣頻率為 250Hz 對(duì)血壓信號(hào)進(jìn)行采樣，能足夠滿足數(shù)據(jù)的處理需要。 圖 21 硬 件設(shè)計(jì)圖 采 樣頻率 圖中 A0A7 為傳感器采集 來的血壓信號(hào)經(jīng)過調(diào)理后的 05v 的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。 2 設(shè)計(jì)的 總體思路 及 方法 系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計(jì) 血液在動(dòng)脈血管中的壓力隨著心臟的收縮、舒張而不斷變化，而人的心臟的收縮頻率即心率比較低，一般在 30300bpm，由此血壓脈動(dòng)鑲號(hào)是相對(duì)而言還是屬于一種緩慢變化的信號(hào)， 本 設(shè)計(jì)是采用外接式的結(jié)構(gòu)，以 PIC16F874 單片機(jī)為核心，由其內(nèi)部自 帶的 10 位 8 通道 A/D 轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成的采樣模塊，該模塊的采樣數(shù)據(jù)由單片機(jī)串口經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后送到上位機(jī)的串口 COMI 或 COMZ，形成種連續(xù)數(shù)據(jù)采集串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?。作為?動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，掌握單片機(jī)基 本知識(shí)，學(xué)會(huì)其運(yùn)用，并為以后在此基礎(chǔ)上結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域設(shè)計(jì)智能化產(chǎn)品和提高某些產(chǎn)品性能具有重要的實(shí)踐意義。由于單片機(jī)具有集成度高、功能強(qiáng)、速度快、體積小、功耗低可靠性高、價(jià)格便宜、實(shí)用靈活、開發(fā)周期短、適合國(guó)情等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，在工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、智能儀器儀表、遙感遙測(cè)、通訊設(shè)備、機(jī)器人、高檔家電中隨處可見其身影。 關(guān)鍵詞 ： 血壓；單片機(jī)； 測(cè)量 ； PLC 1 引言 因?yàn)樵趪?guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門都己滲透微機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)。該血壓測(cè)量計(jì)可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的血壓測(cè)量。因此，研制既適合家庭保健人員又適合專業(yè)人士智能型血壓計(jì)具有重要的意義?；?plc 單片機(jī)的血壓測(cè)量設(shè)計(jì) （陳碧強(qiáng) 西北師范大學(xué) 730070） 摘要 隨著生活水平的提高，人們?cè)絹碓接^注自己的身體健康，血壓是身體健康與否的一個(gè)重要指標(biāo)。據(jù) 2020 年全國(guó)普查顯示，我國(guó)平均每三個(gè)家庭就有一個(gè)高血壓患者；慢性低血壓的發(fā)病率為 4%左右，其在老年人群中可高達(dá) 10%。本文利用微弱信號(hào)的檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)出動(dòng)態(tài)血壓測(cè)量計(jì)。本文以目前較為流行的 PIC 單片機(jī) PIC16F874 為血壓測(cè)量計(jì)的核心，利用 Motorola 公司的壓力傳感器將血液對(duì)血管壁的壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并送入單片機(jī)中集成的 A/D 轉(zhuǎn)換模塊將血壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、傳輸?shù)忍幚?。?guó)防技術(shù)、航天、航空、鐵路、冶金、化工等產(chǎn)業(yè)自是不必說，就連日常生活中也用上了微機(jī)測(cè)控技術(shù)，如電梯、微波爐、電冰箱等。而這些智能器件可以運(yùn)用到以下領(lǐng)域： (1)、消費(fèi)者服務(wù)領(lǐng)域，它主要應(yīng)用到家庭器具和娛樂器件；(2)、汽車領(lǐng)域，每輛汽車都將近有 50 個(gè)單片機(jī)，它們提供智能化控制，例如報(bào)警系統(tǒng)、 ABS 和安全氣囊； (3)、在辦公自動(dòng)化領(lǐng)域，主要包括 PC 機(jī)、鍵盤、復(fù)印機(jī)和打印機(jī)； (4)、無線電通信領(lǐng)域，包括便攜式電話、尋呼機(jī)和電話應(yīng)答機(jī)；五是在所有的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，例如旅館房間的門鎖、自動(dòng)化水龍頭和工業(yè)控制。在plc 單片機(jī)應(yīng)用中，可靠性是首要因素為了擴(kuò)大單片機(jī)的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域，提高plc 單片機(jī)自身的可 靠性是一種有效方法。硬件設(shè)計(jì)如圖 21 所示。由于人的心率一般在 30300bpm 范圍內(nèi)，因而血壓信號(hào)的有效頻率范圍較小。為充分利用硬件潛力，根據(jù)需要可以通過鍵盤或 PC 機(jī)來設(shè)置采樣速率。由采樣位數(shù)為 10 位，即需 2 個(gè)字節(jié)來存儲(chǔ)， 1 秒鐘就采樣 500 個(gè)字節(jié)。采用這種方式系統(tǒng)的精度將降低，省略掉的兩位最大占滿刻度的3/1024，對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果影響較小。若只對(duì)一個(gè)通道進(jìn)行采樣，則每秒鐘將產(chǎn)生 250 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，選擇串行傳送的波特率為 9600bps，則大約 1 ms 就能傳送一個(gè)字節(jié)， ls 可以傳送大約 1K 個(gè)字節(jié)，所以可以滿足要求。 否 否 開電源 由鍵盤輸入設(shè)置參數(shù) 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換結(jié)束否？ 傳輸數(shù)據(jù) 顯示結(jié)果 需結(jié)束否？ 結(jié)束 圖 22 硬件工作流程圖 硬件工作流程圖如圖 22 所示。經(jīng)過了這個(gè)階段以后，系統(tǒng)將對(duì)某些參數(shù)和硬件內(nèi)部的一些寄存器進(jìn)行初始化工作。然后將 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果送入上位機(jī)。將它們送往 LED 數(shù)碼管進(jìn)行顯示。一是傳感器及放大器入 手，從降低它們的固有噪聲水平，或研制新的低噪聲傳感器。微弱信號(hào)檢測(cè)是利用后一種途徑。微弱信號(hào)的檢測(cè)方法隨信號(hào)類型不同而不同，目前常用的和比較成功的方法有以下幾種。這種技術(shù)稱為窄化技術(shù)。 時(shí)域信號(hào)的平均處理 信號(hào)若是脈沖波序列，則信號(hào)有很寬的頻域，因此相干檢測(cè)常無用武之地。這種逐點(diǎn)多次采測(cè)，求平均的方法，稱為平均處理。 離散量的計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì) 有些信號(hào)，可看成是一些極窄的脈沖信號(hào)，人們關(guān)心的是單位時(shí)間到達(dá)的脈沖數(shù)， 而不是脈沖的形狀。目前比較成熟的離散量測(cè)量?jī)x器是光子計(jì)數(shù)器。并行檢測(cè)需要用傳感器陣列，而每個(gè)傳感器必須有存儲(chǔ)效應(yīng)，使數(shù)據(jù)能依次讀出。目前 出現(xiàn)攝像管、二極管列陣、 CCD 列陣等光電多元傳感器，可結(jié)合多路傳輸、多道技術(shù)，獲取模擬電信號(hào)，或轉(zhuǎn)變成數(shù)字信息，從而實(shí)現(xiàn)快速并行檢測(cè)。自適應(yīng)噪聲抵消系統(tǒng)需要一個(gè)附加的參考輸入。 計(jì)算機(jī)數(shù)字處理 隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，原來一些需要硬件完成的任務(wù)，可用軟件來實(shí)現(xiàn)，我們可利用曲 線擬合 (平滑 )、逐點(diǎn)平均、數(shù)字濾波、快速付立葉變換 (FFT)及取最大熵估計(jì)等眾多的數(shù)字信號(hào)處理方法，對(duì)含有噪聲的信號(hào)進(jìn)行處理，從而提高信噪比。此信號(hào)經(jīng)過采集硬件后送入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字處理，能達(dá)到很高的處理精度。如圖 23 所示為硬件的基本組成示意圖。 傳感器的作用是把非電的物理量轉(zhuǎn)變成模擬電量。 圖 23 采集系統(tǒng)硬件基本組成示意圖 放大器用來放大和緩沖輸入信號(hào)。因此，需要加以放大，以滿足大多數(shù)A/D 轉(zhuǎn)換器的滿量程輸入 510V 的要求。 傳感器和電路中的器件常會(huì)產(chǎn)生噪聲，人為的發(fā)射源也可以通過各 種鍋合渠道使信號(hào)通道感染上噪聲。 在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，往往要對(duì)多個(gè)物理量進(jìn)行采集，即所謂多路巡回檢測(cè)，這可以通過多路模擬開關(guān)后面的單元電路實(shí)現(xiàn)。 模擬開關(guān)之后是模擬通道的轉(zhuǎn)換部分，它包括采樣 /保持和 A/D 轉(zhuǎn)換電路。 采樣 /保持器輸出的信號(hào)送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器是模擬輸入通道的關(guān)鍵電路。 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果要送給計(jì)算機(jī)。使用串行輸出結(jié)果的方式對(duì)長(zhǎng)距離傳輸和需要光電隔離的場(chǎng)合較為有利。數(shù)字處理一般由數(shù)字計(jì)算機(jī)來完成。當(dāng)這樣的采樣信號(hào)通過其截止頻率 Wc 滿足條件的理想低通濾波器后，可以將原信號(hào)完全重建。圖 24 是采樣方式分類圖： 圖 24 采樣方式分類圖 基本采樣方式可分為兩大類：實(shí)時(shí)采樣 (ReadTime Sampling)和等效時(shí)間采樣 (Equivalent Time sampling)。實(shí)時(shí)采樣的優(yōu)點(diǎn)在于信號(hào)波形一到就采入，因此適應(yīng)于任何形式的信號(hào)波形，重復(fù)的或不重復(fù)的，單次的或連續(xù)的。血壓數(shù)據(jù)處理軟件再對(duì)這些存儲(chǔ)結(jié)果進(jìn)行分析處理。我們主要生產(chǎn)化學(xué)醫(yī)藥中間體及原料藥，主要產(chǎn)品為第四代頭孢中間體 GCLE,我們是該產(chǎn)品全球三大供應(yīng)商之一，另外我們?yōu)閲?guó)際知名醫(yī)藥企業(yè)定制創(chuàng)新藥的高級(jí)中間體，批量小但具有較高的技術(shù) 含量和附加值。特別是近 5 年來，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 20%， 2020 年公司實(shí)現(xiàn)銷售收入 45,649萬元，凈利潤(rùn) 6,100 多萬元，各類納稅 4000 多萬元，創(chuàng)出了公司成立以來的歷史新高。 技術(shù)和管理是企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力構(gòu)成的兩大抓手。 接下來對(duì)于 GCLE 項(xiàng)目再次升級(jí)，正在考慮引入國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)線 進(jìn)行全自動(dòng)化改造，該項(xiàng)技改如能實(shí)現(xiàn)，將大大降低產(chǎn)品的成本和污染物排放，使老產(chǎn)品在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中繼續(xù)保持優(yōu)勢(shì)地位。 公司技術(shù)的進(jìn)步完全得益于對(duì)于研發(fā)工作長(zhǎng)期的重視和投入。我公司擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利 7 項(xiàng)，并將多項(xiàng)工藝技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)。 對(duì)于我們這樣的精細(xì)化工企業(yè)，安全和環(huán)保是首要工作，公司采取了定期和不定期的培訓(xùn)、消防模擬演練、加強(qiáng)設(shè)備檢修杜絕“跑冒滴漏”現(xiàn)象、增加環(huán)保設(shè)施等一系列措施來提升員工的安全、環(huán)保意識(shí)和勞動(dòng)防護(hù)水平，把安全和環(huán)保事故消滅在萌芽狀態(tài)。 近年來，來自于國(guó)際知名醫(yī)藥廠商的小批量定制產(chǎn)品逐漸增加，這些廠商對(duì)于供應(yīng)商的要求非常高，對(duì)我公司也進(jìn)行了多次的 GMP 審計(jì)和 EHS 審計(jì)，對(duì)企業(yè)的安全、環(huán)保、勞動(dòng)保護(hù)、質(zhì)量管理等方面提出了系統(tǒng)的要求，在此過程中，企業(yè)雖然付出了大量的人力、物力、財(cái)力，但與此同時(shí)，企業(yè)的內(nèi)部管理能力也得到了跨越式提升 ，使企業(yè)具備了與國(guó)際接軌的能力。 2020 年，縣國(guó)稅局將以“服務(wù)、法治、管理、黨建”四輪驅(qū)動(dòng)，深化“五個(gè)國(guó)稅” (為民國(guó)稅、務(wù)實(shí)國(guó)稅、規(guī)范國(guó)稅、活力國(guó)稅、清廉國(guó)稅 )建設(shè)。牢固樹立“實(shí)事求是，應(yīng)收盡收”的指導(dǎo)思想，堅(jiān)持組織收入原則，準(zhǔn)確把握稅收趨勢(shì)，爭(zhēng)取組織稅收收入工作的主動(dòng)權(quán) ,全力以赴完成稅 收任務(wù)。 二是蹄疾穩(wěn)步推改革，有效激發(fā)創(chuàng)新活力。全面落實(shí)國(guó)稅、地稅征管體制改革。深化行政審批制度改革，推行網(wǎng)上審批。強(qiáng)化稅務(wù)稽查工作，嚴(yán)歷打擊偷、逃、騙稅等違法犯罪活動(dòng)，幫助企業(yè)防范涉稅風(fēng)險(xiǎn)。從優(yōu)化稅