肺活量測量儀設計資料

肺活量測量儀設計資料,肺活量,測量儀,設計,資料 畢業(yè)設計（論文）中期檢查表（指導教師） 指導教師姓名： 　　 填表日期： 2008 年5 月 8 日 學生學號 0400320110 學生姓名 杜光宇 題目名稱 智能肺活量測量儀 已完成內容 1、 完成撰寫開題報告，收集整理資料，確定設計方案； 2、 完成英文翻譯； 3、 基本完成傳感器部分調試。 4、 初步完成與上位機通信程序的編寫。 檢查日期： 完成情況 □全部完成 √按進度完成 □滯后進度安排 存在困難 上位機與下位機通信以及數據在上位置機中的存儲。 解決辦法 上位機與下位機通信需查看有關數據傳輸資料和書籍。 預期成績 □優(yōu) 秀 √良 好 □中 等 □及 格 □不及格 建 議 集中精力，多花時間調試。 教師簽名： 教務處實踐教學科制表 說明：1、本表由檢查畢業(yè)設計的指導教師如實填寫；2、此表要放入畢業(yè)設計（論文）檔案袋中； 3、各院(系)分類匯總后報教務處實踐教學科備案 目 錄 引言……………………………………………………………………………1 1. 緒論………………………………………………………………………2 1.1 本課題的研究意義…………………………………………………………2 1.2 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………………………2 1.2.1電子類肺活量測量儀………………………………………………………2 1.2.2非電子類肺活量測量儀……………………………………………………2 1.3 本課題的發(fā)展趨勢…………………………………………………………2 1.4 智能肺活量測量儀研究目的及其可行性……………………………………2 1.5 課題的主要研究工作和各章內容安排………………………………………3 2. 相關技術和基礎理論介紹………………………………………………3 2.1 肺活量測量相關概述………………………………………………………3 2.1.1肺活量……………………………………………………………………3 2.1.2氣壓傳感器………………………………………………………………3 2.2 通過氣壓傳感器測量肺活量的原理…………………………………………4 2.3 數據采集…………………………………………………………………4 2.3.1A/D轉換器………………………………………………………………4 2.3.2A/D轉換的基本原理………………………………………………………5 2.4 串口通信…………………………………………………………………6 2.5 主要器件功能說明………………………………………………………10 2.5.1 AT89S5單片機…………………………………………………………10 2.5.2 MAX232串行通信芯片…………………………………………………12 2.5.3 AD620…………………………………………………………………12 2.5.4 氣體壓力傳感器ATP015G………………………………………………13 3. 系統(tǒng)設計方案及原理……………………………………………………15 3.1 總體方案 ………………………………………………………………15 3.2 系統(tǒng)原理 ………………………………………………………………15 4. 硬件原理與設計 …………………………………………………………16 4.1 輸入部分電路 …………………………………………………………16 4.2 A/D轉換部分電路 ………………………………………………………17 4.3 液晶顯示電路 …………………………………………………………17 4.4 串口通信部分電路………………………………………………………18 4.5 電源部分電路……………………………………………………………18 4.6 電路布線，調試及故障分析 ……………………………………………19 4.6.1 PCB設計一般步驟……………………………………………………20 4.6.2 PCB布線工藝要求……………………………………………………21 4.6.3 電路的故障及調試分析………………………………………………22 5.軟件設計…………………………………………………………………23 5.1 下位機程序流程圖………………………………………………………23 5.2 A/D轉換程序及TLC549工作時序 ………………………………………24 5.3 上位機顯示界面…………………………………………………………25 6. 誤差與干擾分析 ………………………………………………………26 6.1 測量儀器的影響…………………………………………………………26 6.2 測量的隨機性……………………………………………………………26 7. 實現(xiàn)功能與結論 ………………………………………………………26 8. 總結 ……………………………………………………………………28 謝辭…………………………………………………………………………28 參考文獻……………………………………………………………………29 附錄…………………………………………………………………………30 附錄1：系統(tǒng)PCB圖 ………………………………………………………30 附錄2：系統(tǒng)源程序 ………………………………………………………31 當CS為高時，數據輸出(DATA OUT)端處于高阻狀態(tài)，此時I/O CLOCK不起作用。 　　將CS置低。內部電路在測得CS下降沿后，再等待兩個內部時鐘上升沿和一個下降沿后，然后確認這一變化，最后自動將前一次轉換結果的最高位(D7)位輸出到DATA OUT端上。 前四個I/O CLOCK周期的下降沿依次移出第2、3、4和第5個位(D6、D5、D4、D3)，片上采樣保持電路在第4個I/O CLOCK下降沿開始采樣模擬輸入。 　　接下來的3個I/O CLOCK周期的下降沿移出第6、7、8(D2、D1、D0)個轉換位， 最后，片上采樣保持電路在第8個I/O CLOCK周期的下降沿將移出第6、7、8(D2、D1、D0)個轉換位。保持功能將持續(xù)4個內部時鐘周期，然后開始進行32個內部時鐘周期的A/D轉換。第8個I/O CLOCK后，CS必須為高，或I/O CLOCK保持低電平，這種狀態(tài)需要維持36個內部系統(tǒng)時鐘周期以等待保持和轉換工作的完成。如果CS為低時I/O CLOCK上出現(xiàn)一個有效干擾脈沖，則微處理器/控制器將與器件的I/O時序失去同步；若CS為高時出現(xiàn)一次有效低電平，則將使引腳重新初始化，從而脫離原轉換過程。 5.3 上位機顯示界面 保存數據的功能是將所得的數據存如EXCEL表格中，在窗口中將顯示測量時個時刻的氣體流速波形圖。 6 誤差與干擾分析 6.1 測量儀器的影響 氣壓傳感器的標定會有一定的誤差，以及通過氣壓計算流量的誤差都會對最終結果造成影響。 6.2 測量的隨機性 干擾信號多呈毛刺狀，作用時間短且具有隨機性。對于一次測量的結果，其受到干擾信號影響的幾率比較大，可能造成測量結果具有較大的誤差。對于這些干擾所造成的影響，采用多次測量的方法來減小影響。 7.實現(xiàn)功能與結論 系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能如下： 1、 實現(xiàn)了數據采集以及A/D轉換，并由單片機進行處理。 2、 實現(xiàn)了液晶即時顯示所測量的數據。 3、 實現(xiàn)了下位機與上位機的通信，并將數據存入EXCEL表格中。 系統(tǒng)存在的問題： 由于未能找出程序中的問題所在，因而未能實現(xiàn)顯示最終的氣體流量，所顯示的數據為各時刻的氣體在管中的流速。 圖7.1 圖中波形反映了一段測量時間內，各時刻管中氣體流速的變化。 液晶所顯示數據如下： 圖7.2 8總結 就目前來說，這個題目的完成有很多中方案，如使用AWM700系列氣體流量傳感器或者MPX5000系列傳感器，這些都能檢測氣體流量，而氣體壓力傳感器的話也有很多。本文中使用的氣體壓力傳感器ATP015G，這種芯片集成度高，精確度高，且減少了成本。 總體而言，該系統(tǒng)通過氣體壓力傳感器采集信號，傳遞給單片機進行處理，計算出測量時間內的氣體流量按PC機要求傳輸給它。可實現(xiàn)快速、準確測量肺活量并顯示、播報數據。該設計方案切實可行，所得的數據也相對準確，具有一定的實用價值和參考價值。 - 7 -