基于藍(lán)牙傳輸?shù)男盘柌杉c分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)_圖文

1、蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于藍(lán)牙傳輸?shù)男盘枡z測與分析系統(tǒng)摘要數(shù)字信號處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域,也是國內(nèi)外眾多高校電子信息、通信技術(shù)等相關(guān)專業(yè)學(xué)生的必修課程。由于“數(shù)字信號處理”概念抽象、理論繁多、與工程實(shí)際聯(lián)系非常緊密,學(xué)生在學(xué)習(xí)該門課程時(shí),其中的分析方法與基本理論不能很好地掌握和理解,常常感到枯燥乏味。本系統(tǒng)選用高性能51內(nèi)核單片機(jī)作為信號采集終端的核心控制器,應(yīng)用藍(lán)牙無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號的無線傳輸,利用LabVIEW 2010圖形化編程集成開發(fā)環(huán)境開發(fā)上位機(jī)程序,設(shè)計(jì)出一個(gè)用于“數(shù)字信號處理課程”的課堂教學(xué)演示系統(tǒng)。通過系統(tǒng)對環(huán)境溫度、濕度、光照強(qiáng)度和人體脈搏信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集,

2、對采集到的脈搏信號進(jìn)行現(xiàn)場處理、分析和疲勞程度評估,將一個(gè)具體的數(shù)字信號檢測與分析系統(tǒng)完整、清晰、直觀、生動(dòng)的展示出來,從而幫助學(xué)生形象、直觀、深入的理解課堂內(nèi)容,掌握數(shù)字信號處理的相關(guān)概念、理論和方法,提高學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。關(guān)鍵詞:數(shù)字信號處理;單片機(jī);藍(lán)牙技術(shù);虛擬儀器Bluetooth-based signal detection and analysis systemAbstractDigital signal processing technology is widely used in various fields of modern society; it is

3、 the required courses of many colleges and universities students whose major is electronic information, communication technology and other related majors whether he study at home or abroad. As the “digital signal processing” has a lot of concept of abstract, range of theoretical and very close conta

4、ct with the engineering, some of the methods of analysis and basic theory cannot been grasped and understood profitably for the students in this field, they even feel it is boring. We have selected high-performance 51-SCM as the core controller, applied Bluetooth wireless communication technology fo

5、r wireless transmission of signals, use the LabVIEW 2010 integrated development environment to develop the host computer program, designed a demonstration system for the “Digital Signal treatment course “teaching.Collected environmental temperature, humidity, light intensity and human pulse signals

6、in real-time by this system, through processing, analyzing, fatigue assessment of the collected signal on-site, a concrete digital signal examination and analysis system complete, clear, direct-viewing, vivid demonstration, thus helps the student image, intuitively, the thorough understanding classr

7、oom content, mastering digital signal processing related concepts, theories and methods to improve the ability of use related knowledge to solve practical problems.Key words:Digital signal processing; SCM; Bluetooth technology; virtual instrument目錄摘要. - 1 -Abstract. - 2 -第一章緒論. - 3 -1.1引言. - 3 -1.1.

8、1課題設(shè)計(jì)背景和意義. - 3 -1.1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀. - 3 -1.1.3設(shè)計(jì)任務(wù)及目標(biāo). - 4 -1.2單片機(jī)技術(shù)簡介. - 4 -1.2.151內(nèi)核單片機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用 . - 4 -1.2.2STC12C5410AD單片機(jī)的功能特點(diǎn). - 5 -1.3LabVIEW 2010開發(fā)環(huán)境簡介 . - 5 -1.3.1虛擬儀器技術(shù) . - 5 -1.3.2LabVIEW 2010開發(fā)環(huán)境的特點(diǎn). - 6 -1.4本章小結(jié). - 6 -第二章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理. - 7 -2.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì). - 7 -2.2下位機(jī)硬件設(shè)計(jì). - 8 -2.2.1電源模塊. - 8 -2.2.2單片

9、機(jī)工作電路. - 9 -2.2.3光電脈搏傳感器. - 10 -2.2.4DS18B20數(shù)字溫度傳感器. - 11 -2.2.5AM1001濕度傳感器 . - 14 -2.2.6光照強(qiáng)度采集電路. - 15 -2.2.7獨(dú)立按鍵. - 15 -2.2.8LED狀態(tài)指示燈. - 16 -2.2.9藍(lán)牙傳輸模塊 . - 17 -2.2.10上位機(jī)硬件設(shè)計(jì). - 18 -2.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì). - 18 -2.3.1下位機(jī)程序設(shè)計(jì). - 18 -2.3.2上位機(jī)程序設(shè)計(jì). - 19 -2.4系統(tǒng)測試. - 19 -2.4.1系統(tǒng)功能測試 . - 19 -2.4.2信號采樣頻率測定. - 20 -2.5

10、本章小結(jié). - 20 -第三章脈搏信號采集. - 21 -3.1系統(tǒng)硬件連接及驅(qū)動(dòng)程序安裝. - 21 -3.1.1硬件電路連接 . - 21 -3.1.2USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)安裝. - 22 -3.2信號采集操作流程. - 23 -3.2.1信號采集. - 23 -3.2.2信號回放. - 27 -3.3本章小結(jié). - 27 -第四章脈搏信號處理與分析. - 28 -4.1脈搏信號預(yù)處理. - 28 -4.1.1數(shù)據(jù)導(dǎo)入. - 28 -4.1.2平滑濾波. - 30 -4.1.3工頻去除. - 30 -4.1.4數(shù)字濾波. - 31 -4.2脈搏信號特征提取. - 33 -4.2.1峰值檢測.

11、- 33 -4.2.2周期檢測. - 33 -4.2.3頻域分析. - 34 -4.2.4功率譜分析. - 35 -4.3脈搏信號分析結(jié)果輸出. - 36 -4.3.1基本信息. - 37 -4.3.2特征參數(shù). - 37 -4.3.3疲勞度估計(jì). - 38 -4.4系統(tǒng)幫助. - 38 -4.5本章小結(jié). - 39 -第五章總結(jié)和討論. - 40 -參考文獻(xiàn). - 41 -專業(yè)文獻(xiàn)閱讀. - 42 -致謝. - 51 -附錄一(系統(tǒng)下位機(jī)源程序 . - 52 -第一章緒論1.1引言1.1.1課題設(shè)計(jì)背景和意義數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰?/p>

12、理設(shè)備如數(shù)字信號處理器(DSP和專用集成電路(ASIC等,將信號以數(shù)字方式表示并處理的理論和技術(shù)。其目的是對真實(shí)世界的連續(xù)模擬信號進(jìn)行測量或?yàn)V波,從信號中提取有用的信息。數(shù)字信號處理技術(shù)及設(shè)備具有模擬信號處理技術(shù)與設(shè)備所無法比擬的優(yōu)點(diǎn),因此在通信、軍事、自動(dòng)控制、醫(yī)療、圖像視頻處理等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。今天“數(shù)字信號處理”也是國內(nèi)外眾多高校電子信息、通信技術(shù)類專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。由于“數(shù)字信號處理”概念抽象、理論繁多、與工程實(shí)際聯(lián)系非常緊密,學(xué)生在學(xué)習(xí)該門課程時(shí),其中的分析方法與基本理論不能很好地掌握和理解,常常感到枯燥乏味。因此如何幫助學(xué)生理解與掌握課程中的基本概念、基本原理和基本分

13、析方法,提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,成為數(shù)字信號處理課程教學(xué)中急需解決的重大難題。本系統(tǒng)選用高性能51內(nèi)核單片機(jī)為作下位機(jī)核心,結(jié)合溫度傳感器、濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、脈搏傳感器和集成藍(lán)牙無線通信模塊,設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠?qū)囟取穸?、光照?qiáng)度、脈搏信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與無線傳輸?shù)南挛粰C(jī)系統(tǒng),然后利用LabVIEW圖形化編程開發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)出系統(tǒng)上位機(jī)程序,進(jìn)而搭建起一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)用通用計(jì)算機(jī)無線接收并處理下位機(jī)采集信號功能的信號檢測與分析系統(tǒng)。通過本系統(tǒng)對環(huán)境溫度、濕度、光照強(qiáng)度和人體脈搏信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集,對采集到的脈搏信號進(jìn)行現(xiàn)場處理和分析,將一個(gè)具體的數(shù)字信號檢測與分析系統(tǒng)完整、清晰

14、、直觀、生動(dòng)的展示出來,從而幫助學(xué)生形象、直觀、深入的理解課堂內(nèi)容,掌握數(shù)字信號處理的相關(guān)概念、理論和方法,進(jìn)而提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)字信號處理課程所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。1.1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀單片機(jī)是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口、中斷系統(tǒng)、定時(shí)/計(jì)時(shí)器以及顯示驅(qū)動(dòng)、脈寬調(diào)制、A/D轉(zhuǎn)換等電路集成到一塊硅片上構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。1971年Intel公司研制成功世界上第一塊4位微處理器芯片Intel 4004,經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)占據(jù)了整個(gè)計(jì)算機(jī)世界的半壁江山,被廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備

15、、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離通信的無線電技術(shù)。其采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù),工作在全球通用的2.4GHz頻段,采用分時(shí)復(fù)用方案實(shí)現(xiàn)全雙工通信,有效地簡化了通信設(shè)備之間的連接,使數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效。被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、無線耳機(jī)、筆記本電腦等眾多設(shè)備之間信息無線交換系統(tǒng)中。虛擬儀器(virtual instrument是以計(jì)算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托,實(shí)現(xiàn)各種儀器功能的技術(shù)。LabVIEW(Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench是美國 NI 公司推出的一種圖形化語言編程開

16、發(fā)環(huán)境,它集成了滿足 GPIB、VXI、RS-2 32 和 RS-485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能,還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、A ctiveX 等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù),是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的虛擬儀器開發(fā)軟件,被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制工具。本系統(tǒng)選用宏晶科技有限公司生產(chǎn)的STC12C5410AD高性能單片機(jī)作為下位機(jī)控制器,應(yīng)用藍(lán)牙通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的短距離無線傳輸,利用LabVIEW 2010集成開發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)上位機(jī)人機(jī)交互程序,成功的搭建起一個(gè)結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、功能強(qiáng)大、成本低廉的數(shù)字信號處理教學(xué)課堂演示系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能夠演示數(shù)字信號處理課程

17、教學(xué)當(dāng)中所涉及的眾多理論與方法,而且其自身也開創(chuàng)了一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟(jì)的信號檢測與分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)新方案,在幫助同學(xué)們學(xué)好數(shù)字信號處理課程之余,這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案對他們也有很好的啟發(fā)作用和借鑒之處。1.1.3設(shè)計(jì)任務(wù)及目標(biāo)1.1.3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)以傳感器技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、信號處理技術(shù)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)對脈搏、溫度、濕度等多種信號的采集和傳輸,并在上位機(jī)實(shí)現(xiàn)信號的接收、存儲(chǔ)、顯示、調(diào)用和回放;應(yīng)用信號處理的基本理論與方法實(shí)現(xiàn)信號的時(shí)域分析、頻域分析和數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)。1.1.3.2設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及功能指標(biāo)1.脈搏、溫度傳感器選擇,調(diào)理電路、接口電路設(shè)計(jì)2.信號的無線發(fā)送與接

18、收3.上位機(jī)信號采集與分析界面設(shè)計(jì)4.在上位機(jī)實(shí)現(xiàn)信號的接收、存儲(chǔ)、顯示、調(diào)用和回放5.在上位機(jī)實(shí)現(xiàn)信號的時(shí)域分析、頻域分析和數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)1.2單片機(jī)技術(shù)簡介1.2.151內(nèi)核單片機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末,隨著半導(dǎo)體工藝和技術(shù)的不斷進(jìn)步,單片機(jī)技術(shù)取得了長足的進(jìn)展,尤其是以INTEL 8031指令系統(tǒng)為核心的單片機(jī)系統(tǒng)贏得了市場的廣泛認(rèn)可。現(xiàn)在兼容8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)有上百種之多,而把所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱為51內(nèi)核單片機(jī),簡稱51單片機(jī)。當(dāng)前常用的51單片機(jī)產(chǎn)品主要有:Intel的:80C31、80C51、87C51,80C32、80C5

19、2、87C52等;ATMEL的:89C51、89C52、89C2051等;Philips、華邦、Dallas、Siemens(Infineon等;今天單片機(jī)已經(jīng)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域,廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置,飛機(jī)上各種儀表的控制,計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸,工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理,各種智能IC卡,轎車安全保障系統(tǒng),錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)、程控玩具、電子寵物等等,如今幾乎很難找到?jīng)]有單片機(jī)蹤跡的領(lǐng)域。1.2.2STC12C5410AD單片機(jī)的功能特點(diǎn)STC12C5410AD是由宏晶科技有限公司生產(chǎn)

20、的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T51內(nèi)核單片機(jī)。其中包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(Flash、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM、EEPROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、I/O接口、UART接口和中斷系統(tǒng)、SPI接口、高速A/D轉(zhuǎn)換模塊、PWM(捕捉/比較單元以及硬件看門狗、電源監(jiān)控、片內(nèi)RC振蕩器等模塊,是一款全新的高速、低功耗新一代51單片機(jī)。STC12C5410AD單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊,可以很容易地構(gòu)成典型的測控系統(tǒng)。其主要性能參數(shù)及特點(diǎn)有:增強(qiáng)型1T流水線/精簡指令集結(jié)構(gòu)8051CPU;工作電壓: 5.5V3.4V;工作頻率范圍:035MHz,相當(dāng)于普通8051的0420MHz;用戶應(yīng)用程序空

21、間10K字節(jié);片上集成512字節(jié)RAM;通用I/O口(15個(gè),復(fù)位后為:準(zhǔn)雙向口/弱上拉,也可設(shè)置成四種模式:準(zhǔn)雙向口/弱上拉,推挽/強(qiáng)上拉,僅為輸入/高阻,開漏; ISP(在系統(tǒng)可編程/ASP(在應(yīng)用可編程,無需專用編程器,可通過串口(P3.0/P3.1直接下載用戶程序;內(nèi)置EPROM功能;內(nèi)置看門狗;內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路;時(shí)鐘源:內(nèi)部集成R/C振蕩器,也可用外部高精度晶體/時(shí)鐘,而且用戶在下載用戶程序時(shí),可選擇是使用內(nèi)部R/C振蕩器還是外部晶體/時(shí)鐘,常溫下內(nèi)部R/C振蕩器頻率為:5.65MHz5.95MHz;共2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器;PWM(4位/PCA(可編程計(jì)數(shù)器陣列,

22、也可用來在實(shí)現(xiàn)4個(gè)定時(shí)器;內(nèi)置8路10位精度ADC;通用異步串行口(UART; SPI同步通信口,主模式/從模式;工作溫度范圍:075/-40+85等。STC12C5410AD單片機(jī)功能強(qiáng)大、性能優(yōu)越、價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)緊湊而且兼容8051指令系統(tǒng),不僅可以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的條件,而且使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉,是本系統(tǒng)單片機(jī)的首選。1.3LabVIEW 2010開發(fā)環(huán)境簡介1.3.1虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器是由計(jì)算機(jī)硬件資源和用于數(shù)字分析與處理、過程通訊以及圖形界面的軟件組成的測控系統(tǒng)。虛擬儀器技術(shù)是測試技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,是兩門學(xué)科最新技術(shù)的結(jié)晶。融合了測試?yán)碚?、儀器原理和技術(shù)、計(jì)算機(jī)接

23、口技術(shù)、高速總線技術(shù)以及圖形軟件編程技術(shù)于一體。利用高性能的模塊化硬件,結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動(dòng)化的應(yīng)用。其靈活高效的軟件能幫助用戶創(chuàng)建完全自定義的用戶界面,模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統(tǒng)集成,標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件平臺(tái)能滿足對同步和定時(shí)應(yīng)用的需求。目前在虛擬儀器領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)比較成熟和應(yīng)用較為廣泛的要屬美國NI公司的LabVIE W軟件及相關(guān)采集設(shè)備。1.3.2LabVIEW 2010開發(fā)環(huán)境的特點(diǎn)LabVIEW 2010是LabVIEW的最新版本,它在以前版本的基礎(chǔ)之上提供了更多高端支持:流線型軟件安裝,基于網(wǎng)絡(luò)的硬件配置。此外,LabVIEW 2010有一個(gè)重要特點(diǎn),就是在以

24、前版本的基礎(chǔ)上改進(jìn)了生成優(yōu)化機(jī)器代碼的后臺(tái)編譯器,使得程序執(zhí)行速度提高了60%,應(yīng)用時(shí)間機(jī)制和簡化的硬件同步技術(shù),使得設(shè)計(jì)工作效率更高。1.4本章小結(jié)本章主要對數(shù)字信號處理技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、LabVIEW 2010集成開發(fā)環(huán)境和系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的應(yīng)用背景進(jìn)行了介紹。在詳細(xì)講述系統(tǒng)開發(fā)歷史背景、應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義的基礎(chǔ)之上,對單片機(jī)及單片機(jī)技術(shù)、虛擬儀器及LabVIEW 2010集成開發(fā)環(huán)境的概貌、特點(diǎn)和應(yīng)用作了概括性的介紹,與此同時(shí)也間接地對本系統(tǒng)設(shè)計(jì)所涉及的主要技術(shù)領(lǐng)域和設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了簡要說明。第二章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理2.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)基于藍(lán)牙傳輸?shù)男盘枡z測與分析系統(tǒng)從軟硬件角度劃分,由硬件

25、系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成;從通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度劃分,由信源和信宿構(gòu)成;從系統(tǒng)功能模塊的角度劃分,由下位機(jī)模塊和上位機(jī)模塊構(gòu)成。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1所示。 圖 2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖2.1的上半部分是系統(tǒng)的下位機(jī)系統(tǒng),也是系統(tǒng)的信號采集與發(fā)送模塊。下位機(jī)是以STC12C5410AD單片機(jī)為核心控制器,系統(tǒng)的輸入信號共有五個(gè):模擬脈搏信號、模擬濕度信號、模擬光照強(qiáng)度信號、數(shù)字溫度信號和獨(dú)立按鍵動(dòng)作信號;系統(tǒng)的輸出信號有兩個(gè),分別是LED控制信號和藍(lán)牙無線發(fā)射模塊控制信號。脈搏、濕度、光照強(qiáng)度信息經(jīng)相應(yīng)的傳感器及調(diào)理電路調(diào)整后,轉(zhuǎn)化為符合A/D轉(zhuǎn)換模塊要求的電壓信號,經(jīng)多路A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號和數(shù)字

26、溫度信號一起傳輸?shù)健皵?shù)字信號選擇開關(guān)”,單片機(jī)根據(jù)獨(dú)立按鍵的動(dòng)作改變“數(shù)字信號選擇開關(guān)”的選通狀態(tài),讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù),然后輸出LED控制信號以顯示系統(tǒng)讀取的數(shù)據(jù)類型,并控制藍(lán)牙模塊把讀到的數(shù)據(jù)發(fā)送出去,這就是下位機(jī)工作的基本原理。下位機(jī)工作條件及技術(shù)參數(shù)如表2.1:表2.1 下位機(jī)工作條件及技術(shù)參數(shù)表 圖2.1的下半部分是系統(tǒng)的上位機(jī)結(jié)構(gòu)框圖,也是數(shù)據(jù)的接收和處理終端。系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用虛擬儀器原理及其設(shè)計(jì)思想,以個(gè)人計(jì)算機(jī)硬件和Windows操作系統(tǒng)為依托,應(yīng)用LabVIEW 2010虛擬儀器設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)上位機(jī)程序,從而將下位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)引入個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中,然后利用通用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的存儲(chǔ)

27、、運(yùn)算和顯示能力實(shí)現(xiàn)信號的保存、處理、分析和顯示功能。上位機(jī)系統(tǒng)性能參數(shù)要求如表2.2:表 2.2 上位機(jī)系統(tǒng)性能參數(shù)表 藍(lán)牙接收模塊接收到下位機(jī)發(fā)出的無線信號后,轉(zhuǎn)化為符合RS-232協(xié)議的電平信號并輸出,利用計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的RS-232串行通訊口及Windows操作系統(tǒng)中集成的串口驅(qū)動(dòng)程序,便可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與下位機(jī)之間的通信連接,然后利用LabVIEW 2010集成開發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)串口控制程序和信號處理程序,從而實(shí)現(xiàn)信號的上位機(jī)接收、處理與分析功能。2.2下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)2.2.1電源模塊電源是任何一個(gè)電子系統(tǒng)都不可缺少的部分,綜合分析該系統(tǒng)各電子元件的工作電壓特點(diǎn)可知,整個(gè)下位機(jī)電路用一個(gè)+5V直流

28、電源便可滿足整個(gè)電路的供電需求,因此選用了常用的直流三端穩(wěn)壓模塊LM7805作為穩(wěn)壓器件,結(jié)合220V轉(zhuǎn)+9V電源變壓器和濾波電容便構(gòu)成了系統(tǒng)下位機(jī)電源電路。電源電路原理如圖2.1.1所示。 圖2.1.1 電源電路原理圖在圖2.1.1中,Mast_Power_Key 是系統(tǒng)下位機(jī)主電源開關(guān),D1的作用是防止電源正負(fù)極接反給系統(tǒng)造成的危害,Power_Flage_LED 是一個(gè)發(fā)光二極管,是系統(tǒng)電源工作指示燈。2.2.2 單片機(jī)工作電路2.2.2.1 時(shí)鐘電路時(shí)鐘是單片機(jī)系統(tǒng)正常工作不可缺少信號,綜合考慮到本系統(tǒng)對單片機(jī)的工作頻率要求和串口傳輸速率的配置,先用了11.0592MHz 的石英晶體振

29、蕩器作為單片機(jī)主時(shí)鐘發(fā)生器件。單片機(jī)時(shí)鐘電路如圖2.2.1所示。 圖 2.2.1 單片機(jī)時(shí)鐘電路圖2.2.2.2 復(fù)位電路單片機(jī)系統(tǒng)正常工作時(shí)需要上電自動(dòng)復(fù)位,即單片機(jī)的RST 引腳為高電平并保持2個(gè)時(shí)鐘周期以上,用以單片機(jī)對相關(guān)的寄存器進(jìn)行初始化。為了方便系統(tǒng)在出現(xiàn)異常的情況下迅速回到正常狀態(tài),本系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了手動(dòng)強(qiáng)行復(fù)位電路,即可以按下復(fù)位按鍵對系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)行復(fù)位。復(fù)位電路原理圖如圖2.2.2所示。 圖 2.2.2 復(fù)位電路原理圖2.2.3光電脈搏傳感器脈搏傳感器是把脈搏信號轉(zhuǎn)換為電信號的器件,它的作用是把人體脈搏信號(非電量信號轉(zhuǎn)化為一定幅度范圍內(nèi)的模擬電壓信號,以供后繼電路處理。脈搏傳感器

30、性能的優(yōu)劣和穩(wěn)定性好壞,不僅直接關(guān)系到后續(xù)調(diào)整電路及上位機(jī)處理程序的復(fù)雜程序,而且直接決定了采集的脈搏信號的質(zhì)量,所以脈搏傳感器的選擇對整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有至關(guān)重要的作用。光電式脈搏傳感器是根據(jù)光電容積法原理,利用手指末端充血量和手指的透光性之間的函數(shù)關(guān)系,通過對手指末端透光度的監(jiān)測間接地實(shí)現(xiàn)對人體脈搏信號的檢測。同傳統(tǒng)的脈搏傳感器相比,光電脈搏傳感器具有抗干擾能力強(qiáng)、準(zhǔn)確度高、動(dòng)態(tài)范圍大等特點(diǎn),是現(xiàn)有脈搏傳感器中性能較好的一類。本系統(tǒng)選用的脈搏傳感器是HKG-07B,它是利用紅外線檢測由于心臟跳動(dòng)而引起的手指尖內(nèi)微血管容積發(fā)生變化引起手指尖通光性的變化信號,經(jīng)過信號放大、調(diào)理、整形輸出完整的脈

31、搏波電壓信號。HKG-07B主要技術(shù)參數(shù)如表2.2。表2.2 HKG-07B紅外脈搏傳感器技術(shù)參數(shù) HKG-07B脈搏傳感器的輸入電壓為5-12伏,平均工作電流40毫安,其應(yīng)用工作電壓、環(huán)境溫度范圍寬,功耗相對較低,完全符合本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,而且內(nèi)部已經(jīng)包含了信號放大、調(diào)理和濾波電路,輸出信號幅值在0.2-1.0伏之間,不需過多的其它處理就可以直接加到AD轉(zhuǎn)換電路,可使后繼電路及信號處理程序大為簡化。HKG-07B脈搏傳感器輸入接口電路如圖2.3所示。 圖 2.3 脈搏傳感器接口電路其端口只有三個(gè),一個(gè)電源正極端(VCC,一個(gè)電源負(fù)極端(GND,其信號輸出端口為(OUT。為方便其間,本系統(tǒng)選用了

32、通用的1.5MM耳機(jī)插孔作為脈搏傳感器與后續(xù)電路的連接插座,結(jié)構(gòu)簡便、使用方便。脈搏傳感器插座電路原理如圖2.4所示: 圖 2.4 脈搏傳感器插座電路如圖2.4所示,當(dāng)脈搏傳感器沒有插入插孔或連接不到位時(shí),VCC經(jīng)電阻R11加到了發(fā)光二極管D7上使D7發(fā)光,以提示脈搏傳感器沒有連接好。輸出信號經(jīng)過電阻R12和C7組成的無源低通濾波器后再輸出,這樣可以減小由于電源電壓波動(dòng)對輸出信號的干擾,同時(shí)可以降低輸出信號當(dāng)中的部分高頻干擾。2.2.4DS18B20數(shù)字溫度傳感器溫度傳感器是把溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號的器件,DS18B20數(shù)字溫度傳感器可以把環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化可被單片機(jī)讀取的數(shù)字信號,為系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)

33、確的環(huán)境溫度信息。DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片。其測溫范圍為-5 5+125,固有測溫分辨率0.5;測量結(jié)果以912位二進(jìn)制數(shù)以串行方式傳送;采用了獨(dú)特的單線接口方式,在與微處理器連接時(shí)僅需要一條線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與D S18B20的雙向通訊。由于它體積小,使用方便,封裝形式多樣,價(jià)格便宜等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字測溫和控制系統(tǒng)。DS18B20與單片機(jī)連接示意圖如圖2.5所示。 圖 2.5 DS18B20與單片機(jī)連接示意圖DS18B20共有三個(gè)端口,+5V電源(VCC、電源接地(GND和數(shù)據(jù)端口(DQ。由于DS18B20的數(shù)據(jù)端口內(nèi)部采用了源極開漏結(jié)構(gòu),

34、所以其與微處理器連接時(shí)要在數(shù)據(jù)線上加上拉電阻,在數(shù)據(jù)線空閑時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)線為高電平。上拉電阻的阻值由數(shù)據(jù)線的長度決定,數(shù)據(jù)線在1米內(nèi)的典型值為4.7K。DS18B20初始化控制時(shí)序如圖2.6所示。 圖 2.6 DS18B20初始化控制時(shí)序圖依據(jù)圖2.6時(shí)序DS18B20的初始化操作如下:1.將數(shù)據(jù)線置高電平“1”;2.延時(shí)(該時(shí)間要求的不是很嚴(yán)格,但是盡可能的短一點(diǎn);3.數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”;4.延時(shí)750微秒(該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從480到960微秒;5.數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”;6.延時(shí)等待(如果初始化成功則在15到60毫秒時(shí)間之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由DS18B20所返回的低電平“0”。7.據(jù)DQ狀態(tài)可

35、以來確定DS18B20的存在,但是應(yīng)注意不能無限的進(jìn)行等待,不然會(huì)使程序進(jìn)入死循環(huán),所以要進(jìn)行超時(shí)控制;若CPU讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平“0”后,還要做延時(shí),其延時(shí)的時(shí)間從發(fā)出的高電平算起(最少要480微秒;8.將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“1”后結(jié)束。DS18B20數(shù)據(jù)讀寫控制時(shí)序如圖2.7所示。 圖 2.7 DS18B20數(shù)據(jù)讀寫控制時(shí)序圖根據(jù)圖2.7所示DS18B20讀時(shí)序,DS18B20的讀操作具體如下:1.將數(shù)據(jù)線拉高“1”;2.延時(shí)2微秒;3.將數(shù)據(jù)線拉低“0”;延時(shí)15微秒;4.將數(shù)據(jù)線拉高“1”;5.延時(shí)15微秒;6.讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到1個(gè)狀態(tài)位,并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;7.延時(shí)30微秒。8

36、.根據(jù)圖2.7所示DS18B20的寫操作具體如下:9.數(shù)據(jù)線先置低電平“0”;10.延時(shí)確定的時(shí)間為15微秒;11.按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)(一次只發(fā)送一位;12.延時(shí)時(shí)間為45微秒;13.將數(shù)據(jù)線拉到高電平;14.重復(fù)上(1到(6的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止;15.最后將數(shù)據(jù)線拉高。DS18B20接口電路如圖2.8所示。 圖 2.8 DS18B20接口電路2.2.5AM1001濕度傳感器AM1001電阻式濕度傳感器是把環(huán)境濕度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號的功能器件。其具有低功耗、小體積、溫度補(bǔ)償、標(biāo)準(zhǔn)線性輸出、免調(diào)試使用、可靠性高、使用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于空調(diào)、加濕器、除濕機(jī)、

37、通信、大氣環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)過程控制、農(nóng)業(yè)、測量儀表等應(yīng)用領(lǐng)域。AM1001電阻式濕度傳感器技術(shù)參數(shù)如下:(1供電電壓(Vin:DC 3.3-5.5V(2消耗電流:約2mA(MAX 3mA(3使用溫度范圍:070(4使用濕度范圍:95%RH 以下(非凝露(5濕度檢測范圍:2095%RH(6保存溫度范圍:050(7保存濕度范圍:80%RH 以下(非凝露(8濕度檢測精度:±5%RH(0-50,30-80%RH(9輸出:0.62.85V DCAM1001接口電路簡單,只有四個(gè)連接端口,+5V電源(VCC、電源接地(GND和兩個(gè)模擬信號輸出端口,輸出電壓0.6-2.85伏之間,輸出端可以直接與A

38、D轉(zhuǎn)換電路的輸入連接。其接口電路如圖2.9所示。 圖 2.9 AM1001接口電路其中MIOST_S是輸出信號的正端口,通過電容C2與地相連的是輸出信號的負(fù)端,電容C2的作用是減小電源電壓波動(dòng)對輸出信號的影響。2.2.6光照強(qiáng)度采集電路光照強(qiáng)度采集電路的功能是實(shí)現(xiàn)光電信號轉(zhuǎn)換,以便后繼電路對光照強(qiáng)度信號進(jìn)行處理,從而為研究光度強(qiáng)度與人體視覺疲勞速度之間的關(guān)系奠定基礎(chǔ)?？紤]到光照強(qiáng)度信息的用途及系統(tǒng)的復(fù)雜程度,應(yīng)用普通的光敏阻和恒壓源構(gòu)成一個(gè)簡單的分壓電路,能夠?qū)庹諒?qiáng)度進(jìn)行定序的測量,便足以實(shí)現(xiàn)符合系統(tǒng)要求的光照強(qiáng)度采集功能。從而選用了在聲光控開關(guān)中大量使用的光敏電阻5537作為光傳感器件,將

39、其與普通的高精度電阻串聯(lián),利用分壓原理便構(gòu)成了光照強(qiáng)度傳感電路。光照強(qiáng)度采集電路如圖2.10所示。 圖 2.10 光照強(qiáng)度采集電路當(dāng)光照強(qiáng)度增大時(shí),光敏電阻R8的阻值減小,從而使LINGHT_S端的電壓降低,當(dāng)光照強(qiáng)度減小時(shí),光敏電阻R8的阻值增大,進(jìn)行LINGHT_S端的電壓升高,LINGHT_S 端的模擬信號經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后,便得到與光照強(qiáng)度成反比的數(shù)字量,從而將光照強(qiáng)度信息采集到系統(tǒng)當(dāng)中。經(jīng)測定光敏電阻的特性如下:全暗條件下:10K正常光照下:5綜合考慮光照強(qiáng)度測量電路的靈敏度和AD轉(zhuǎn)換器輸入電流的限制,選定R7為一個(gè)10K的電阻配合光敏電阻5537構(gòu)成傳感電路。2.2.7獨(dú)立按鍵因?yàn)橄到y(tǒng)

40、需要采集和發(fā)送的信號有四種,而藍(lán)牙無線模塊只有一個(gè)信道,而且數(shù)據(jù)以串行方式傳輸,所以為了保持下位機(jī)和上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)類型的同步性,同時(shí)又不至于系統(tǒng)成本過高,經(jīng)多種方案嘗試后選擇了在下位機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)狀態(tài)切換按鍵方案。獨(dú)立按鍵接口電路如圖2.11所示。 圖 2.11 獨(dú)立按鍵接口電路在正常狀態(tài)下按鍵KEY_STUATION彈起,開關(guān)處于斷開狀態(tài),KEY端電壓為+5V,也即高電平;當(dāng)按鍵被按下時(shí)開關(guān)處于閉合狀態(tài),KEY端電壓被拉至0V(GND,也即處于低電平。而電阻R9的作用就是限制按鍵按下時(shí)經(jīng)過按鍵的電流,避免發(fā)生短路。單片機(jī)系統(tǒng)用循環(huán)掃描法掃描KEY端的電平狀態(tài),從而檢測按鍵是否發(fā)生動(dòng)作,進(jìn)行實(shí)現(xiàn)系

41、統(tǒng)工作狀態(tài)的切換功能。系統(tǒng)上電后默認(rèn)狀態(tài)為采集和發(fā)送溫度信號,按一下按鍵系統(tǒng)切換到濕度信號采集和發(fā)送狀態(tài),以次是光照強(qiáng)度信號采集狀態(tài)和脈搏信號采集狀態(tài)。增加了一個(gè)簡單的按鍵功能,帶來的不僅是系統(tǒng)功能的順利實(shí)現(xiàn),而且使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化單、高效、成本低廉。2.2.8LED狀態(tài)指示燈正因上文所說,系統(tǒng)要采集和發(fā)送的信號共有四種,由獨(dú)立按鍵KEY_STUATION控制系統(tǒng)在四種工作狀態(tài)間循環(huán)切換,系統(tǒng)上位機(jī)則根據(jù)下位機(jī)的工作狀態(tài)選擇數(shù)據(jù)通道,進(jìn)行把數(shù)據(jù)送到對應(yīng)的處理子程序進(jìn)行處理。為了保證上位機(jī)和下位機(jī)之間數(shù)據(jù)的正確傳輸,直觀的顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)是必需的,所以在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了四個(gè)LED發(fā)光二極管,作為系統(tǒng)

42、工作狀態(tài)的直觀顯示終端。LED接口電路如圖2.12所示。 圖 2.12 LED接口電路如圖系統(tǒng)上電后所有I/O口都是高電平,即四個(gè)LED發(fā)光二極管的負(fù)端為+5V,發(fā)光二極管中沒有電流,所以發(fā)光二極管都不發(fā)光,要使那個(gè)發(fā)光二極管發(fā)光,則用單片機(jī)控制相應(yīng)的I/O口為“0”即低電平,對應(yīng)的發(fā)光二極管便發(fā)光。因?yàn)榘l(fā)光二極管的工作電流過大時(shí)就會(huì)被燒壞,所以四個(gè)發(fā)光二都串聯(lián)了一個(gè)電阻用以限制工作電流。其中,TEMP_LED、MIOST_LED、LINGHT_LED、PLUS_LED分別于單片機(jī)I/O口相接。四個(gè)LED發(fā)光,以次表示系統(tǒng)當(dāng)前采集的數(shù)據(jù)為:溫度、濕度、光照強(qiáng)度和脈搏。2.2.9藍(lán)牙傳輸模塊藍(lán)牙

43、技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范。其程序?qū)懺谝粋€(gè)9 x 9 m m的微芯片中,為固定與移動(dòng)設(shè)備低成本的近距離無線連接建立了一個(gè)特別通信環(huán)境。本系統(tǒng)所用的藍(lán)牙通信模塊特點(diǎn)如下:1.收發(fā)模塊自動(dòng)發(fā)送尋求信號進(jìn)行配對鏈接,連接成功后主機(jī)和分機(jī)的功能完全相同。2.數(shù)據(jù)以串行傳輸方式發(fā)送和接受。3.可以跟手機(jī)、電腦等設(shè)備的藍(lán)牙進(jìn)行連接,設(shè)備和分機(jī)可以進(jìn)行串口數(shù)據(jù)通訊。4.藍(lán)牙模塊內(nèi)置USB轉(zhuǎn)串口模塊,可以直接跟電腦USB連接,更加方便客戶的使用。5.模塊體積小巧,不存在飛線,可以隨身攜帶,也不用數(shù)據(jù)線,接口簡單。6.支持在線藍(lán)牙復(fù)位,用串口調(diào)試助手,就可以使藍(lán)牙重新復(fù)位。7.支持RTS模式調(diào)

44、控模式。本系統(tǒng)所用的藍(lán)牙模塊參數(shù)介紹:1.PCB體積大小:15mm*35mm;2.整體大小:55.7mm*8.35mm;3.RXD:5V 數(shù)據(jù)接受端(可直接與單片機(jī)通信;4.TXD:5V 信號發(fā)送端(可直接與單片機(jī)通信;5.藍(lán)牙模塊采用CSR主流藍(lán)牙芯片,藍(lán)牙V2.0協(xié)議標(biāo)準(zhǔn);6.數(shù)據(jù)格式:起始位:1位數(shù)據(jù)位:8位停止位:1位檢驗(yàn)位:無;7.頻段:2.4GHZ-2.48GHZ;8.接收靈敏度:-85dBm;9.工作溫度:-40攝氏度至+105攝氏度;10.出廠默認(rèn)參數(shù):從機(jī),波特率:9600,N,8,1.11.配對密碼:1234;藍(lán)牙傳輸模塊接口電路如圖2.13所示: 圖 2.13 藍(lán)牙傳輸模

45、塊接口電路2.2.10上位機(jī)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)上位機(jī)硬件電路由藍(lán)牙無線接收模塊和通用計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)構(gòu)成。藍(lán)牙接收模塊通過USB 2.0接口直接和計(jì)算機(jī)進(jìn)行硬件連接,結(jié)合Windows操作系統(tǒng)集成的USB 2. 0驅(qū)動(dòng)程序使藍(lán)牙模塊與通用計(jì)算機(jī)的信號通道建立起來。上位機(jī)系統(tǒng)框圖如圖2.14所示。 圖 2.14 上位機(jī)系統(tǒng)框圖2.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2.3.1下位機(jī)程序設(shè)計(jì)下位機(jī)程序就是被燒入單片機(jī)ROM(FLASH程序存儲(chǔ)器中的代碼,是控制單片機(jī)配合下位機(jī)各模塊正常工作的時(shí)序流程。按照下位機(jī)程序功能劃分,下位機(jī)程序由:頭文件、延時(shí)程序、DS18B20控制程序、AD轉(zhuǎn)換控制程序、按鍵掃描程序、串口配置程序、數(shù)

46、據(jù)發(fā)送控制程序7部分組成。具體程序及注釋見系統(tǒng)下位機(jī)程序流程圖和附錄一系統(tǒng)下位機(jī)源程序。2.3.2上位機(jī)程序設(shè)計(jì)上位機(jī)程序就是基于LabVIEW 2010開發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)的PC機(jī)程序,其功能主要是實(shí)現(xiàn)信號接收、存儲(chǔ)、顯示、處理、分析和提供人機(jī)交互界面。按上位機(jī)程序的功能模塊劃分,上位機(jī)程序共有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)回放、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果輸出和幫助信息五大部分組成。具體程序見系統(tǒng)上位機(jī)程序框圖和程序運(yùn)行結(jié)果。2.4系統(tǒng)測試2.4.1系統(tǒng)功能測試2.4.1.1下位機(jī)測試下位機(jī)測試的目的是檢測下位機(jī)是否能夠正常工作,測試流程如下:1.外觀檢測:通過觀察、搖動(dòng)查看電路板上的電子元件及導(dǎo)線是否有脫落、松動(dòng)、虛焊、短路

47、和接反。2.電源檢測:用數(shù)據(jù)萬用表檢測下位機(jī)電路板的所有+5V端和GND端是否和主電源正負(fù)極連通,檢測正負(fù)極之間是否短路,然后上電檢測所有元件的電源引腳電壓,確保所有參數(shù)都在理論允許范圍之內(nèi)。3.信號檢測:插好脈搏傳感器、藍(lán)牙傳輸模塊和電源插頭,給下位機(jī)上電,配合串口調(diào)試助手軟件對下位機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)之間的通信功能進(jìn)行大體測試。4.功能檢測:對下位機(jī)電路板上的復(fù)位按鍵、狀態(tài)轉(zhuǎn)換按鍵和狀態(tài)指示燈等進(jìn)行測試。2.4.1.2上位機(jī)測試上位機(jī)程序測試的目的是檢測上位機(jī)是否能夠正常的接收、顯示和存儲(chǔ)來自下位機(jī)的數(shù)據(jù)。測試步驟如下:1.數(shù)據(jù)采集:按照原理圖正確的連接系統(tǒng)硬件,給下位機(jī)上電,運(yùn)行上位機(jī)程序,配

48、置相關(guān)參數(shù),單擊“采集”按鈕,上位機(jī)選擇不同的信號源,將下位機(jī)切換到相應(yīng)的工作狀態(tài),查看顯示的數(shù)據(jù)是否正常。采集夠2000個(gè)點(diǎn)之后單擊“完成”按鈕,在彈出確認(rèn)對話框中選擇“確定”按鈕,如果程序運(yùn)行正常則會(huì)正常顯示所有信號并將脈搏信號存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)文件。2.數(shù)據(jù)回放:打開“數(shù)據(jù)回放”選項(xiàng)卡,單擊“當(dāng)前回放數(shù)據(jù)路徑”右端的小按鈕,將會(huì)彈出“打開”對話框,選擇要瀏覽的數(shù)據(jù)文件單擊“打開”,再單擊程序界面中的“回放”按鈕,如果程序運(yùn)行正常,采集信息和數(shù)據(jù)波形會(huì)正確的顯示的程序界面中。2.4.2信號采樣頻率測定采樣頻率對于信號采集系統(tǒng)而言是一個(gè)非常重要的參數(shù),它是濾波器設(shè)計(jì)和信號頻域分析時(shí)必不可少的參量。從

49、本質(zhì)上講本系統(tǒng)的采樣間隔由單片機(jī)的指令周期、指令條數(shù)和時(shí)鐘頻率共同決定,但是由于在AD轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)發(fā)送過程中單片機(jī)需要等待其它設(shè)備的應(yīng)答信號,進(jìn)而使得下位機(jī)信號采集的采樣間隔很難確定,所以需要利用一個(gè)確定信號來測定系統(tǒng)的采樣頻率。系統(tǒng)采樣頻率測定原理是:如果給系統(tǒng)輸入一個(gè)頻率和幅度都確定的連續(xù)周期信號,經(jīng)過間隔采樣、AD轉(zhuǎn)換、無線傳輸后,信號以序列的形式被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)文件當(dāng)中,通過一定的算法,該序列峰值所對應(yīng)的位置序列是可求的,然后對該位置序列求一價(jià)差分就得到了確定信號單個(gè)周期內(nèi)采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)的序列。為了減小測定過程中的隨機(jī)誤差,求該序列的平均值N,則系統(tǒng)采樣頻率Fs和確定周期信號的頻率Fz存在公式(1所示關(guān)系:(1系統(tǒng)采樣頻率的測定步驟如下:1.輸入確定信號:用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)頻率