肺活量測量儀設(shè)計(jì)資料

肺活量測量儀設(shè)計(jì)資料,肺活量,測量儀,設(shè)計(jì),資料 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(nèi)容安排………………………………………3 2. 相關(guān)技術(shù)和基礎(chǔ)理論介紹………………………………………………3 2.1 肺活量測量相關(guān)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(shù)據(jù)采集…………………………………………………………………4 2.3.1A/D轉(zhuǎn)換器………………………………………………………………4 2.3.2A/D轉(zhuǎn)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(jī)…………………………………………………………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(shè)計(jì)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(shè)計(jì) …………………………………………………………16 4.1 輸入部分電路 …………………………………………………………16 4.2 A/D轉(zhuǎn)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(diào)試及故障分析 ……………………………………………19 4.6.1 PCB設(shè)計(jì)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(diào)試分析………………………………………………22 5.軟件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………23 5.1 下位機(jī)程序流程圖………………………………………………………23 5.2 A/D轉(zhuǎn)換程序及TLC549工作時(shí)序 ………………………………………24 5.3 上位機(jī)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(jī)性……………………………………………………………26 7. 實(shí)現(xiàn)功能與結(jié)論 ………………………………………………………26 8. 總結(jié) ……………………………………………………………………28 謝辭…………………………………………………………………………28 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………29 附錄…………………………………………………………………………30 附錄1：系統(tǒng)PCB圖 ………………………………………………………30 附錄2：系統(tǒng)源程序 ………………………………………………………31 當(dāng)CS為高時(shí)，數(shù)據(jù)輸出(DATA OUT)端處于高阻狀態(tài)，此時(shí)I/O CLOCK不起作用。 　　將CS置低。內(nèi)部電路在測得CS下降沿后，再等待兩個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘上升沿和一個(gè)下降沿后，然后確認(rèn)這一變化，最后自動(dòng)將前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位(D7)位輸出到DATA OUT端上。 前四個(gè)I/O CLOCK周期的下降沿依次移出第2、3、4和第5個(gè)位(D6、D5、D4、D3)，片上采樣保持電路在第4個(gè)I/O CLOCK下降沿開始采樣模擬輸入。 　　接下來的3個(gè)I/O CLOCK周期的下降沿移出第6、7、8(D2、D1、D0)個(gè)轉(zhuǎn)換位， 最后，片上采樣保持電路在第8個(gè)I/O CLOCK周期的下降沿將移出第6、7、8(D2、D1、D0)個(gè)轉(zhuǎn)換位。保持功能將持續(xù)4個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期，然后開始進(jìn)行32個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期的A/D轉(zhuǎn)換。第8個(gè)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(gè)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘周期以等待保持和轉(zhuǎn)換工作的完成。如果CS為低時(shí)I/O CLOCK上出現(xiàn)一個(gè)有效干擾脈沖，則微處理器/控制器將與器件的I/O時(shí)序失去同步；若CS為高時(shí)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(zhuǎn)換過程。 5.3 上位機(jī)顯示界面 保存數(shù)據(jù)的功能是將所得的數(shù)據(jù)存如EXCEL表格中，在窗口中將顯示測量時(shí)個(gè)時(shí)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(biāo)定會(huì)有一定的誤差，以及通過氣壓計(jì)算流量的誤差都會(huì)對最終結(jié)果造成影響。 6.2 測量的隨機(jī)性 干擾信號(hào)多呈毛刺狀，作用時(shí)間短且具有隨機(jī)性。對于一次測量的結(jié)果，其受到干擾信號(hào)影響的幾率比較大，可能造成測量結(jié)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(shí)現(xiàn)功能與結(jié)論 系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能如下： 1、 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集以及A/D轉(zhuǎn)換，并由單片機(jī)進(jìn)行處理。 2、 實(shí)現(xiàn)了液晶即時(shí)顯示所測量的數(shù)據(jù)。 3、 實(shí)現(xiàn)了下位機(jī)與上位機(jī)的通信，并將數(shù)據(jù)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(shí)現(xiàn)顯示最終的氣體流量，所顯示的數(shù)據(jù)為各時(shí)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(shí)間內(nèi)，各時(shí)刻管中氣體流速的變化。 液晶所顯示數(shù)據(jù)如下： 圖7.2 8總結(jié) 就目前來說，這個(gè)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M(jìn)PX5000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(hào)，傳遞給單片機(jī)進(jìn)行處理，計(jì)算出測量時(shí)間內(nèi)的氣體流量按PC機(jī)要求傳輸給它。可實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確測量肺活量并顯示、播報(bào)數(shù)據(jù)。該設(shè)計(jì)方案切實(shí)可行，所得的數(shù)據(jù)也相對準(zhǔn)確，具有一定的實(shí)用價(jià)值和參考價(jià)值。 - 7 -