基于C8051F320單片機的低成本心電監護系統設計

　　心電電極將得到的信號經(jīng)濾波和可變增益放大器放大后送至C8051F320單片機，單片機將得到的模擬心電信號實(shí)時(shí)轉換為數字信號，采集到的數據通過(guò)USB接口傳給PC機，進(jìn)一步分析處理信號數據。

　　3 系統軟件設計

　　3.1 C8051F320單片機程序設計

　　C8051F320單片機程序包括：(1)A/D轉換程序和程控放大控制程序;(2)基于USB器件的通信程序，接收從USB主機發(fā)送的用戶(hù)指令并將采集的數據發(fā)送給USB主機。

　　3.1.1 A/D轉換程序

　　衡量A/D轉換性能主要有兩個(gè)指標：采樣分辨率(A/D轉換器位數)和A/D轉換速度。設置A/D轉換器的采樣率為2 000 Hz，并采用定時(shí)器TIME2溢出中斷觸發(fā)轉換，每次轉換結束后1O位結果數據字被鎖存到A/D轉換器的數據寄存器中，供USB通訊子程序數據調用，圖4為A/D轉換流程。A/D轉換程序較簡(jiǎn)單，可通過(guò)設置C8051F320片上定時(shí)器確定A/D轉換器的采樣周期，由定時(shí)器的溢出周期性啟動(dòng)A/D轉換器來(lái)采樣被測數據。USB設置為塊狀傳輸模式與PC機進(jìn)行數據通信。將每64個(gè)數據打成一個(gè)數據包。以充分利用硬件資源并提高數據傳輸效率。

　　3.1.2 基于USB器件的通信程序

　　整個(gè)程序流程以USB通信為主線(xiàn)，如圖5所示。圖中所涉及的USB_Clock_Start()、USB_Int()等函數均是SiliconLab公司專(zhuān)為C8051F320單片機USB功能開(kāi)發(fā)的USB端API函數。通過(guò)在C8051F320上層應用程序中直接調用這些函數可方便快捷地訪(fǎng)問(wèn)USB底層硬件。

　　3.2 PC機LabVIEW程序設計

　　PC機LabVIEW程序設計主要完成用戶(hù)圖形界面和基于USB主機通信程序兩大功能，從而實(shí)現人機交互，將用戶(hù)輸入的指令和采集模塊采集的數據通過(guò)USB總線(xiàn)在PC機和C8051F320之間傳遞。

　　3.2.1 LabVIEW程序面板設計

　　開(kāi)發(fā)USB設備驅動(dòng)程序的工具使用USB Xpress Devel-opment Kit，主要有：SI_Open()函數;SI_Close()函數;SI_Read函數;SI_Write()函數;SI_GetNumDevices()函數;SI_CheckRX Queue()函數。用戶(hù)從設備讀取數據將調用一個(gè)應用程序接口A(yíng)PI。SI_GetNumDevices()、SI_GetProductString()等函數均是Silicon Lab公司專(zhuān)為C8051F320單片機USB功能開(kāi)發(fā)的USB主機端API函數。LabVIEW提供調用鏈接庫函數Call Librarv Function，本設計利用Silicon Lab公司的SiUSBXp.dll動(dòng)態(tài)鏈接庫來(lái)實(shí)現對USB底層硬件的訪(fǎng)問(wèn)。

　　通過(guò)調用SLGetNumDevices()甬數完成設備的通信初始化，生成函數返回驅動(dòng)的設備號;該設備號用來(lái)在調用SI GetProductString()函數時(shí)生成設備描述字符串。要讀取一個(gè)設備，首先必須通過(guò)調用SI_GetNumDevices()函數生成的索引(設備號)來(lái)調用SI_Open()函數。SI_Open()函數將返回設備的句柄，該句柄將在隨后的所有進(jìn)程中被用到。利用 SI_Write()和SI_Read()函數就可實(shí)現數據的輸入和輸出。當完成數據的輸入和輸出操作后，可通過(guò)調用SI_Close()關(guān)閉設備。圖6為I/O接口驅動(dòng)程序框圖。