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《基于USB的中医脉象信号采集系统的设计-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、DOI:10.14177/j.cnki.32-1397n.2002.s1.027第26卷增刊南京理工大学学报Vol.26Supp2002年12月JournalofNanjingUniversityofScienceandTechnologyDec.2002基于USB的中医脉象信号采集系统的设计姜涛李训铭王小华(河海大学电气工程学院,南京210098)摘要目前中医脉象信号采集系统是以ISA或PCI总线的扩展卡形式实现采集功能,在可靠性、扩展性等方面尚有不足。通用串行总线(USB)为数据采集提供很大的便利,利用USB可实现较传统方式
2、更有效、更经济的数据采集。该文介绍用USB接口实现中医脉象信号的数据采集系统的硬件和软件设计。关键词数据采集,中医脉象,通用串行总线分类号TP334在中医诊断中,脉诊具有非常重要的作用,而各种脉象的辨别依据仅仅是医生的指下感觉,对其判断主观成分太多,不同脉象很难界定,故不同医者对同一脉象很难统一认识。随着科学技术的发展,脉诊的客观化、统一化已变得切实可行,可以运用脉图进行基础理论和临床方法的研究。脉诊客观化对于提高脉诊的临床应用价值具有重要意义。为了使脉诊客观化研究的顺利进行,需要设计一个能方便、快速、准确采集脉象信号的采集器。
3、人的脉搏信号从时域上看,是一个周期性较强的准周期信号。脉搏波动频率为60～80次/min,其频率成分主要分布于0～20Hz之间,属次声波,最高频率不超过40Hz。脉象信号是一种弱的非电生理信号,容易引入背景干扰,为了提高识别的准确率,需要较高的采样频率,所以相应的采集系统的数据传输量也比较大。目前已有的脉象信号采集系统大多是将采集部分做成板卡的形式,占用PC机的1个ISA或PCI总线扩展槽,实现PC机与采样部分的大容量数据交换。这种内置式的采集卡虽然易实现PC机与采样部分的数据交换,但板卡安装调试麻烦、易受机箱内高频干扰,从而影
4、响系统的采样精度和稳定性。若将采集部分做成外置形式,则能提高系统的采样精度和稳定性,增强系统的灵活性,且有利于系统的维护。通用串行总线(UniversalSerialBus,USB)的出现,很好地解决了以上问题,实现高可靠性、大容量、多点的数据采集。1通用串行总线通用串行总线(USB)技术由3部分组成:具有USB接口的PC机系统、能够支持USB的系统软件和使用USB接口的设备。现在主流配置的PC机都具有USB接口,微软的收稿日期:2002-09-05姜涛女24岁硕士生134南京理工大学学报第26卷增刊Windows98操作系统也
5、全面支持USB设备。USB设备备受人们的瞩目,是由于USB不仅[1]改变了以往串行总线低速的局面,同时还引入许多串行总线技术不具有的新的特性:(1)使用简单。使用USB的系统接口一致,连线简单;系统可对设备进行自动检测和配置,支持热插拔。(2)应用范围广。USB系统数据报文附加信息少,带宽利用率高,可同时支持同步传输和异步传输2种传输方式,且一个USB系统可支持127个物理设备。(3)较强的纠错能力。USB协议中包含了传输错误管理、错误恢复等功能,同时根据不同的传输类型来处理传输错误。(4)总线供电。USB总线可为连接在其上的设
6、备提供5V电压/100mA电流的供电,最大可提供500mA的电源。2USB在脉象采集系统中的应用2.1硬件设计一个完整的中医脉象检测系统包括脉象换能器、脉象预处理单元(也可称为脉象仪)及记录/显示单元或者计算机信号处理单元等几个部分,如图1所示。中医手指切脉是在手指对桡动脉管施加不同干扰力的条件下进行的,即在医生手指对桡动脉管施加“浮、中、沉”压力下,细心体会脉象特征。这种切脉过程可以归结为2个明显的特点:一是医生指面要对脉管施加一个大小不同的静图1脉象检测系统示意图压力(取脉压力);二是医生指面又同时Fig.1Diagramf
7、orcheckingpulse感受到反映脉搏特点的微细反搏力(脉搏搏动力)。对于上述切脉过程及指法的模拟,可借助一个测力式传感系统来实现。脉象换能器的基本功能就是将切脉压力和桡动脉搏动压力这样一些物理量(非电量)转换成为便于测量的电量。取脉压力信号相对于脉搏波信号的变化较为缓慢、平稳。脉象预处理单元对换能器输出的上述2种电压同时进行放大,再根据频率差异将两者分离。外置式脉象信号数据采集器采用如图2所示的结构,采用普通单片机和专用USB接口芯片实现。现在的USB接口芯片生产厂商很多,其中NationalSemiconductor公
8、司的USBN9602作为USB接口的专用芯片,广泛应用于测控技术、数据采集、信号处理等领域。但是,随着USBN9602图2外置式采集器结构图的广泛应用,它的不足之处也日益暴露,Fig.2Acquistionimplementarchitecture目前NS已经不
