【正文】 編號(hào)后，該設(shè)備就擁有一個(gè)唯一的 USB地址。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。 MCU 及外圍電路設(shè)計(jì) C8051F320 介紹 美國 Cynical 公司是一家專業(yè)從事混合信號(hào)片上系統(tǒng)單片機(jī)設(shè)計(jì)與制造的半導(dǎo)體公司，它在市場上推出了 53 個(gè)品種的 C8051F 系列片上系統(tǒng)單片機(jī)。 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。 (1)功能部件 10 位的 AD 模擬外設(shè)；滿足 協(xié)議的 USB 功能控制模塊；片內(nèi)調(diào)試模塊；工作溫度范圍： 0℃ 70℃；；高速 8051 微控制器內(nèi)核采用流水線指令結(jié)構(gòu)，其 70%的指令的執(zhí)行時(shí)間為一個(gè)或兩個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期：速度可達(dá) 25MIPS(時(shí)鐘頻率為 25MHz 時(shí) )。 25 個(gè)字節(jié)寬的端點(diǎn) I/O；所有口線均耐 5V 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。片上的參考電源校準(zhǔn)器支持 USB 總線電源操作；校準(zhǔn)器的 Bypass 模式支持 USB 內(nèi)部電源操作。 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。 C8051F320 采用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)以硬件方式實(shí)現(xiàn) I/O 端口的靈活配置。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。 P011P002GND3D+4D5VDD6REGIN7VBUS8REST9R30(C2D)10P2711P2612P2513P2414P2315P2216P2117P2018P1719P1620P1521P1422P1323P1224P1125P1026P0727P0628P0529P0430P0331P0232 C8051F320 圖 26 C8051F320 引腳圖 C8051F320 封裝圖如圖 27 所示。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 (4)電氣特性 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 )。USB0ADR 寄存器選擇讀 /寫 USB0DAT 寄存器時(shí)的目標(biāo) USB 寄存器。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)對應(yīng)的控制 /狀態(tài)寄存器。通信速度通過特殊功能寄存器 USB0XCN 中的 SPEED 位選擇。 USB0 時(shí)鐘通過特殊功能寄存器 CLKSEL 選擇。 MCU 為外圍電路設(shè)計(jì) MCU 外圍電路整個(gè)電路由兩部分組成，分別為信號(hào)次級放大電路和電源電路。 (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 P2 P24 與 CD4052 的 A、 B 引腳相連， C8051F320 通過控制 P2 P24 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放大倍數(shù)的對應(yīng)關(guān)系如表 所示。這里我們設(shè)置 P10 、 P07 為模擬信號(hào)輸入端，其中 P07 為參考輸入端。 圖 28次級放大電路原理圖 (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。該電源電路為整個(gè)電路系統(tǒng)供電。包括傳感器電路設(shè)計(jì)、電壓信號(hào)放大、 MCU 外圍電路設(shè)計(jì)、電源電路等。 MCU 對緩沖區(qū)管理器發(fā)送來的 8 字節(jié)控制指令進(jìn)行解析，并將解析結(jié)果通知邏輯控制器。 整體固件流程圖如圖 31所示。 量程轉(zhuǎn)換中斷子程序流程圖如圖 32所示。 時(shí)鐘脈沖利用 C8051F320 內(nèi)部的時(shí)鐘。這種方法的頻率測量誤差來自于177。頻率測量如圖 32 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 口 電 平是 否 轉(zhuǎn) 換 完 畢 ？關(guān) 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(shè)計(jì) Visual Basic 簡介 Visual Basic 是在世界范圍內(nèi)廣泛使用的一種強(qiáng)大的編程語言，它為 WINDOWS 應(yīng)用程序開發(fā)提供了最迅速和便捷的方法。 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(xué)，不用對 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)。 VB 可以調(diào)用動(dòng)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(kuò)充了程序設(shè)計(jì)的能力，而且使 VB 實(shí)現(xiàn)了原來只能由 VC 或 BC 才能實(shí)現(xiàn)的若干功能。因此選擇 Visu 脈搏 脈沖時(shí)鐘 Φ 。 單片機(jī)對一分鐘內(nèi)的脈沖次數(shù)進(jìn)行累加，通過 USB 串口通訊把測量結(jié)果送到上位機(jī)數(shù)據(jù)采集界面顯示出來。 Visual Basic 開發(fā)平臺(tái)，具有編程簡潔、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）。軟件開始運(yùn)行時(shí)點(diǎn)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(guān)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(shí)系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)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。 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(shè)計(jì)進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹。 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(jī)仿真器進(jìn)行軟件和硬件仿真調(diào)試。數(shù)據(jù)管理程序用 來編譯調(diào)試。圖中橫坐標(biāo)為時(shí)間軸，單位為 s，縱坐標(biāo)為電壓軸，單位為 V，脈搏波圖反應(yīng)了脈搏，如圖信號(hào)隨時(shí)間的變化規(guī)律。 （ 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。 (4）所測得各脈搏波圖重復(fù)性好，脈搏曲線光滑，無毛刺，效果較好。 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。 對于信號(hào)的低頻干擾采用小波變換法進(jìn)行濾波，該方法濾波效果良好。 由于時(shí)間關(guān)系，本課題的脈搏檢測儀在硬件和軟件設(shè)計(jì)方面都可以采取更加高級的方法來實(shí)現(xiàn)。 (2) 加強(qiáng)軟件功能，改善軟件用戶界面，引入數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)病患的信息，利用網(wǎng)絡(luò)將脈搏數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，成為遠(yuǎn)程醫(yī)療的一部分。今后的工作可以參照醫(yī)學(xué)原理，對頻域脈搏波作進(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。為此，我向熱心幫助過我的所有老師和同學(xué)表示由衷的感謝 ! 在我即將完成學(xué)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(xiàn) 27 參考文獻(xiàn) [l]朱顏 .中醫(yī)對高血壓癥的認(rèn)識(shí)和治療 .中華醫(yī)學(xué)雜志 ,1953,(8):605 [2]錢宗才 .“浮、中、沉”壓力標(biāo)定設(shè)計(jì)的中醫(yī)脈圖信號(hào)采集系統(tǒng) .第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào) ,1991,(6):411414 [3]梁中慶 ,阮曉聲 .光閘式撓動(dòng)脈搏傳感器的研制 .中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志 ,1996,13(1):5557 [4]閆述池 ,胡家寧 ,劉明巖等 .仿中醫(yī)脈象傳感器的研究與應(yīng)用 .中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志 ,1996,13(4):245247 [5]鄭行一 .多維脈象信息檢測 .醫(yī)療器械 ,1985,9(5):15 [6]陳先農(nóng) ,羅致誠 .一種區(qū)分檢測中醫(yī)脈學(xué)脈波信息的新方法 .中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào) ,1984,3(3):170175 [7]傅 驄 遠(yuǎn) .脈診浮、沉、虛、實(shí)的客觀指標(biāo)探討 .中西醫(yī)結(jié)合雜志 ,1990,(10):603605 [8]王強(qiáng) .脈診“舉、尋、按”三候客觀標(biāo)準(zhǔn)的初步研究 .中國醫(yī)藥學(xué)報(bào) .1993, (2):1518 [9]朱德增 .用超聲多普勒學(xué)流檢測技術(shù)研究脈象的探討 .上海中醫(yī)藥雜志 ,1987,4749 [10]唐金元 .血壓病寸口跌陽脈多普勒血流圖與辨證關(guān)系的研究遼寧中醫(yī)雜 ,1992,(6):13