基于C8051F320单片机的低成本心电监护系统设计

　　心电电极将得到的信号经滤波和可变增益放大器放大后送至C8051F320单片机，单片机将得到的模拟心电信号实时转换为数字信号，采集到的数据通过USB接口传给PC机，进一步分析处理信号数据。

　　3 系统软件设计

　　3.1 C8051F320单片机程序设计

　　C8051F320单片机程序包括：(1)A/D转换程序和程控放大控制程序;(2)基于USB器件的通信程序，接收从USB主机发送的用户指令并将采集的数据发送给USB主机。

　　3.1.1 A/D转换程序

　　衡量A/D转换性能主要有两个指标：采样分辨率(A/D转换器位数)和A/D转换速度。设置A/D转换器的采样率为2 000 Hz，并采用定时器TIME2溢出中断触发转换，每次转换结束后1O位结果数据字被锁存到A/D转换器的数据寄存器中，供USB通讯子程序数据调用，图4为A/D转换流程。A/D转换程序较简单，可通过设置C8051F320片上定时器确定A/D转换器的采样周期，由定时器的溢出周期性启动A/D转换器来采样被测数据。USB设置为块状传输模式与PC机进行数据通信。将每64个数据打成一个数据包。以充分利用硬件资源并提高数据传输效率。

　　3.1.2 基于USB器件的通信程序

　　整个程序流程以USB通信为主线，如图5所示。图中所涉及的USB_Clock_Start()、USB_Int()等函数均是SiliconLab公司专为C8051F320单片机USB功能开发的USB端API函数。通过在C8051F320上层应用程序中直接调用这些函数可方便快捷地访问USB底层硬件。

　　3.2 PC机LabVIEW程序设计

　　PC机LabVIEW程序设计主要完成用户图形界面和基于USB主机通信程序两大功能，从而实现人机交互，将用户输入的指令和采集模块采集的数据通过USB总线在PC机和C8051F320之间传递。

　　3.2.1 LabVIEW程序面板设计

　　开发USB设备驱动程序的工具使用USB Xpress Devel-opment Kit，主要有：SI_Open()函数;SI_Close()函数;SI_Read函数;SI_Write()函数;SI_GetNumDevices()函数;SI_CheckRX Queue()函数。用户从设备读取数据将调用一个应用程序接口API。SI_GetNumDevices()、SI_GetProductString()等函数均是Silicon Lab公司专为C8051F320单片机USB功能开发的USB主机端API函数。LabVIEW提供调用链接库函数Call Librarv Function，本设计利用Silicon Lab公司的SiUSBXp.dll动态链接库来实现对USB底层硬件的访问。

　　通过调用SLGetNumDevices()甬数完成设备的通信初始化，生成函数返回驱动的设备号;该设备号用来在调用SI GetProductString()函数时生成设备描述字符串。要读取一个设备，首先必须通过调用SI_GetNumDevices()函数生成的索引(设备号)来调用SI_Open()函数。SI_Open()函数将返回设备的句柄，该句柄将在随后的所有进程中被用到。利用 SI_Write()和SI_Read()函数就可实现数据的输入和输出。当完成数据的输入和输出操作后，可通过调用SI_Close()关闭设备。图6为I/O接口驱动程序框图。