基于多普勒原理的血流速度計設計
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在經(jīng)過(guò)選頻、放大環(huán)節之后，就進(jìn)入了解調部分。解調部分就是利用混頻器的原理，進(jìn)行混頻，得到需要的低頻差分信號和不需要的高頻信號。
對于帶通濾波環(huán)節，其目的就是采用濾波器輸出含有多普勒頻移頻率的信號，濾波器的作用是提取純多普勒頻移信號，把高頻的發(fā)射信號濾掉，此時(shí)的信號中含有2倍的聲波主頻信號。由于多普勒信號一般在4 500 Hz以下，且由于血管壁的影響，信號中含有200Hz以下的血管壁回波信號，要得到多普勒頻移信號需經(jīng)帶通濾波器。即得到了(4)式中的△f。
聯(lián)系調頻廣播，可以人為地認為血流速度計探頭就是一個(gè)特殊的調頻系統，可以認為超聲波發(fā)射出的高頻信號相當于一個(gè)載波信號，人體血流的頻率信號相當于是FM的調制信號，而人體就相當于一個(gè)調頻電路的調制器，反射之后的信號就是以及經(jīng)過(guò)調制的信號，提取頻移信號就是對調頻信號進(jìn)行解調。
2．2 多普勒頻移信號的放大、整形
經(jīng)過(guò)以上處理的多普勒信號仍然是不規則的波動(dòng)信號，本設計需要對頻率信號進(jìn)行計數，就是把信號送入單片機的外部中斷口。單片機采用AT89s51，對于單片機而言，用來(lái)觸發(fā)外部中斷的信號必須是高低電平信號，只有這樣的信號才能對其進(jìn)行頻率檢測，而上面的設計得到的多普勒信號是連續的模擬信號，沒(méi)有嚴格的電平躍變，很難進(jìn)行采樣計數，如果直接把這些模擬信號輸入單片機，會(huì )使單片機產(chǎn)生混亂。這正是需要對多普勒頻移信號進(jìn)行整形的原因。只有經(jīng)過(guò)整形，多普勒頻移信號才能變?yōu)楦叩碗娖?，從而正確的觸發(fā)單片機進(jìn)行頻率測定。
在實(shí)驗中發(fā)現簡(jiǎn)單的零電壓比較器存在很多的問(wèn)題，抗干擾能力差。為了克服簡(jiǎn)單比較器存在的問(wèn)題，對電路做了一些改變，加入了門(mén)限電平從而提高比較器的抗干擾能力。
2．3 單片機信號處理、通信電路
單片機可以對整形過(guò)的多普勒頻移信號進(jìn)行計數，進(jìn)而得到頻移信號；另外利用單片機的作為下位機，計算機作為上位機，進(jìn)行數據傳輸與通信，促進(jìn)了系統的靈活性；脈搏測量模塊、血壓測量模塊可以通過(guò)單片機，得到很好的擴展，提高了系統的可擴展性。單片機采用AT89S52，單片機信號處理電路、通信電路，及相關(guān)模塊的電路，如圖5所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/172152.htm
其中，P3．2是外部中斷信號，用來(lái)接收多普勒信號并進(jìn)行頻率計數；XTAL1和XTAL2連接晶振；單片機復位方式采用的是上電自動(dòng)復位；P3．0和P3.1用來(lái)和MAX232芯片連接使用其第二功能用作串口通訊。在單片機跟主機進(jìn)行串行通信的電路連接之中，因為計算機串口是12VTTL電平，單片機是5 V的CMOS電平，如兩者需通信就必須使用諸如MAX232之類(lèi)的電平轉換芯片，不能直接把串口接到單片機上。
3 軟件設計
本章主要論述單片機與PC機硬件連接和軟件設計，軟件又分為兩個(gè)部分：?jiǎn)纹瑱C軟件部分和上位機軟件部分。
在血流速度的檢測中單片機有兩個(gè)功能：一充當頻率計，測量多普勒頻移信號的頻率，二與上位機進(jìn)行通信，即進(jìn)行串行通信。經(jīng)過(guò)以上處理，多普勒頻移信號已經(jīng)變化為僅僅有高低電平兩個(gè)值的數字信號，單片機需要對其進(jìn)行計數，計數的原理是多普勒頻移信號接單片機的外部中斷，每當出現一個(gè)高低電平變化時(shí)，單片機會(huì )加1，不斷進(jìn)行累加，同時(shí)單片機進(jìn)行計時(shí)，當計到一定時(shí)間時(shí)得出這時(shí)的有多少個(gè)外部中斷，外部中斷的個(gè)數和時(shí)間的比值就是頻率，之后把這個(gè)頻率送到計算機，單片機一直對這個(gè)過(guò)程進(jìn)行不斷的循環(huán)。
在上位機軟件部分，主要工作是對下位機送來(lái)的生理信號(脈搏信號，多普勒血流信號等)進(jìn)行處理和顯示，并將相應的結果存入數據庫以備查詢(xún)，同時(shí)還設計打印的功能。整個(gè)系統中，數據的顯示、處理、保存、打印，以及各種參數的計算和設置都是由軟件控制和實(shí)現的。
4 結束語(yǔ)
血流速度是反映人體健康的重要參數，本文完成了基于多普勒原理的血流速度計系統的設計，對人體的血流信號進(jìn)行了檢測。系統具有良好的擴展性，可以很好的擴展其他檢測模塊，組合為一個(gè)檢查人體生理信號的綜合性的一個(gè)大系統。
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