单片机控制多普勒血流计系统的设计和实现

作者：时间：2011-01-11来源：网络收藏

2．2 单片机控制电路部分硬件的设计
综合考虑系统的实际功能和要求，本系统选用AT89S52作为控制器。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程 Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
根据设计指标的精度要求，采用12位逐次逼近型快速AD574A转换器，其转换精度≤0．05％，可满足0．5％的设计精度要求。其转换速度最大为 35us，因为血细胞流量速度约为0．1ms，所以信号变换缓慢，并加有积分器，无须再加其它采样保持器。根据采样原理，每个信号周期采样十次即可，这里采用中速转换器就能满足要求。综合考虑速度、精度及性能价格比，A／D转换器采用AD574A，实现由模拟量到数字量的转换，以便于采用微机去控制显示、驱动打印。
D／A转换器，采用DAC0832。在本系统中DAC0832构成程控增益放大器，通过改变数字量来改变模拟量的输出，实现对扬声器声音的多级控制。
由于系统中扩展了绘图仪进行长时间监测，而绘图仪的打印速度与需打印的数据的输出速度不匹配。因此，采用RAM6264来储存这些数据。
采用74LS164作为键盘的串行接口，利用各个键的不同功能实现对仪器的总体控制，使操作一目了然。
显示控制驱动接口电路使用MC14499，该芯片为20位移位寄存器。实现控制信号输出并实现电平转换，保证有足够的信号驱动能力。使用MC14499对数码管进行动态扫描，使用硬件少、占用CPU时间短、电路简单、耗电少。
PP40绘图仪，用于绘制循环的相对灌流量曲线，采用74LS373作为数据缓冲寄存器，解决打印与微机的不同步。
为了便于观察信号变化，对信号采用不同时间常数的积分以及不同的增益。为了切换这些不同的积分增益，该系统中采用了双四路模拟开关4066，并外接74LS373锁存输入数据。不同的开关闭合时，接通不同的电阻，形成不同的积分常数和增益倍数。

3 软件设计
根据系统功能和硬件实际情况，软件要实现控制数据采集及对采集量进行A／D转换、数字滤波、键盘扫描和处理、控制模拟开关进行积分时间和增益的选择、打印控制、音量控制和数据显示控制等。软件采用模块化设计思路，从整体到局部，从上到下进行设计。主程序流程图如图3．1所示。

4 结束语
采用多普勒现象测定组织微区血流灌流量在基础研究和临床应用中具有很高的实用价值。本文给出了采用单片机控制，利用多普勒现象测定组织微区血流灌流量的方法。该系统通过测定组织微区血流灌流量，衡量微循环状态，判断肌体生理功能变化，为外科手术提供了方便，对内科、医理学、麻醉学、骨科、儿科都有一定帮助。