基于多普勒原理的血流速度計(jì)設(shè)計(jì)
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在經(jīng)過選頻、放大環(huán)節(jié)之后，就進(jìn)入了解調(diào)部分。解調(diào)部分就是利用混頻器的原理，進(jìn)行混頻，得到需要的低頻差分信號(hào)和不需要的高頻信號(hào)。
對(duì)于帶通濾波環(huán)節(jié)，其目的就是采用濾波器輸出含有多普勒頻移頻率的信號(hào)，濾波器的作用是提取純多普勒頻移信號(hào)，把高頻的發(fā)射信號(hào)濾掉，此時(shí)的信號(hào)中含有2倍的聲波主頻信號(hào)。由于多普勒信號(hào)一般在4 500 Hz以下，且由于血管壁的影響，信號(hào)中含有200Hz以下的血管壁回波信號(hào)，要得到多普勒頻移信號(hào)需經(jīng)帶通濾波器。即得到了(4)式中的△f。
聯(lián)系調(diào)頻廣播，可以人為地認(rèn)為血流速度計(jì)探頭就是一個(gè)特殊的調(diào)頻系統(tǒng)，可以認(rèn)為超聲波發(fā)射出的高頻信號(hào)相當(dāng)于一個(gè)載波信號(hào)，人體血流的頻率信號(hào)相當(dāng)于是FM的調(diào)制信號(hào)，而人體就相當(dāng)于一個(gè)調(diào)頻電路的調(diào)制器，反射之后的信號(hào)就是以及經(jīng)過調(diào)制的信號(hào)，提取頻移信號(hào)就是對(duì)調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。
2．2 多普勒頻移信號(hào)的放大、整形
經(jīng)過以上處理的多普勒信號(hào)仍然是不規(guī)則的波動(dòng)信號(hào)，本設(shè)計(jì)需要對(duì)頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，就是把信號(hào)送入單片機(jī)的外部中斷口。單片機(jī)采用AT89s51，對(duì)于單片機(jī)而言，用來觸發(fā)外部中斷的信號(hào)必須是高低電平信號(hào)，只有這樣的信號(hào)才能對(duì)其進(jìn)行頻率檢測(cè)，而上面的設(shè)計(jì)得到的多普勒信號(hào)是連續(xù)的模擬信號(hào)，沒有嚴(yán)格的電平躍變，很難進(jìn)行采樣計(jì)數(shù)，如果直接把這些模擬信號(hào)輸入單片機(jī)，會(huì)使單片機(jī)產(chǎn)生混亂。這正是需要對(duì)多普勒頻移信號(hào)進(jìn)行整形的原因。只有經(jīng)過整形，多普勒頻移信號(hào)才能變?yōu)楦叩碗娖?，從而正確的觸發(fā)單片機(jī)進(jìn)行頻率測(cè)定。
在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單的零電壓比較器存在很多的問題，抗干擾能力差。為了克服簡(jiǎn)單比較器存在的問題，對(duì)電路做了一些改變，加入了門限電平從而提高比較器的抗干擾能力。
2．3 單片機(jī)信號(hào)處理、通信電路
單片機(jī)可以對(duì)整形過的多普勒頻移信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而得到頻移信號(hào)；另外利用單片機(jī)的作為下位機(jī)，計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與通信，促進(jìn)了系統(tǒng)的靈活性；脈搏測(cè)量模塊、血壓測(cè)量模塊可以通過單片機(jī)，得到很好的擴(kuò)展，提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。單片機(jī)采用AT89S52，單片機(jī)信號(hào)處理電路、通信電路，及相關(guān)模塊的電路，如圖5所示。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/172152.htm
其中，P3．2是外部中斷信號(hào)，用來接收多普勒信號(hào)并進(jìn)行頻率計(jì)數(shù)；XTAL1和XTAL2連接晶振；單片機(jī)復(fù)位方式采用的是上電自動(dòng)復(fù)位；P3．0和P3.1用來和MAX232芯片連接使用其第二功能用作串口通訊。在單片機(jī)跟主機(jī)進(jìn)行串行通信的電路連接之中，因?yàn)橛?jì)算機(jī)串口是12VTTL電平，單片機(jī)是5 V的CMOS電平，如兩者需通信就必須使用諸如MAX232之類的電平轉(zhuǎn)換芯片，不能直接把串口接到單片機(jī)上。
3 軟件設(shè)計(jì)
本章主要論述單片機(jī)與PC機(jī)硬件連接和軟件設(shè)計(jì)，軟件又分為兩個(gè)部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)軟件部分和上位機(jī)軟件部分。
在血流速度的檢測(cè)中單片機(jī)有兩個(gè)功能：一充當(dāng)頻率計(jì)，測(cè)量多普勒頻移信號(hào)的頻率，二與上位機(jī)進(jìn)行通信，即進(jìn)行串行通信。經(jīng)過以上處理，多普勒頻移信號(hào)已經(jīng)變化為僅僅有高低電平兩個(gè)值的數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)需要對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)的原理是多普勒頻移信號(hào)接單片機(jī)的外部中斷，每當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)高低電平變化時(shí)，單片機(jī)會(huì)加1，不斷進(jìn)行累加，同時(shí)單片機(jī)進(jìn)行計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)到一定時(shí)間時(shí)得出這時(shí)的有多少個(gè)外部中斷，外部中斷的個(gè)數(shù)和時(shí)間的比值就是頻率，之后把這個(gè)頻率送到計(jì)算機(jī)，單片機(jī)一直對(duì)這個(gè)過程進(jìn)行不斷的循環(huán)。
在上位機(jī)軟件部分，主要工作是對(duì)下位機(jī)送來的生理信號(hào)(脈搏信號(hào)，多普勒血流信號(hào)等)進(jìn)行處理和顯示，并將相應(yīng)的結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫以備查詢，同時(shí)還設(shè)計(jì)打印的功能。整個(gè)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的顯示、處理、保存、打印，以及各種參數(shù)的計(jì)算和設(shè)置都是由軟件控制和實(shí)現(xiàn)的。
4 結(jié)束語
血流速度是反映人體健康的重要參數(shù)，本文完成了基于多普勒原理的血流速度計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)人體的血流信號(hào)進(jìn)行了檢測(cè)。系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性，可以很好的擴(kuò)展其他檢測(cè)模塊，組合為一個(gè)檢查人體生理信號(hào)的綜合性的一個(gè)大系統(tǒng)。
評(píng)論