本课题的目的和意义

本课题的目的是研究USB协议与脉搏数据的采集，掌握USB的通信原理和数据采集卡的设计，从而实现数据的高速传输；另外，从脉搏诊断的数字化入手，采集并重现脉搏波形。该系统体积小，操作简单，可以为医生的诊断与分析提供技术手段。

本文研究的主要内容

1、脉搏数据采集系统的硬件设计。根据脉搏信号的特点以及USB传输的要求，本文所研究的具体内容脉搏信号放大滤波电路的设计、AD电路的设计以及硬件接口以及USB接口的设计。

2、EZ-USB FX2单片机的固件编程，实现USB功能。由于采用FX2固件框架，因此本文中研究了初始化函数TD_Init()以及USB挂起函数TD_Poll()的编写，以实现CY7C68013对AD数据的采集以及发送。

3、应用程序的编写，实现脉搏波在PC机上的显示。针对显示脉图的问题以及脉搏波波形特点，本文研究了基于对话框的VC++程序，其中包括画图子函数、识别设备子函数、定时器响应子函数以及计算子函数等的编写。

功能描述

据采集系统应用软件主要功能是对采集到的脉搏数据进行处理。在主窗口显示被测者的脉搏波形，以便能够直观的了解被测者生理的大概状况。此程序基于MFC对话框设计，如图4-2所示。该视图有三按钮，分别为Start、Stop和Cancel。当点击Start或键盘S键，程序会自动检测是否有外设连入，如没有则弹出对话框进行提示，当显示出波形后，按Stop或o键则停止示波，而按Cancel按钮则退出程序。

本系统软件所须设计的仅包括设备固件程序和应用程序。其中的固件程序采用 C51 语言编写，上位机应用程序采用VC++编写。根据实际需要，系统需要完成的任务有：控制ADC进行采样并接收ADC数据，设置控制器的传输模式，并将数据打包送至PC机进行显示。当单片机上电或复位后，首先调用初始化函数进行初始化，进行设置ADC采样时钟、串口工作模式、速率等，之后读取ADC数据打包进入USB发送缓存区，随后等待主机命令。一旦接收到主机命令，CY7C68013串行引擎自动发送数据至主机，系统应用程序调用数据进行相应的计算并显示。本系统主要的函数有：初始化函数TD_Init()；功能执行函数TD_Poll()；显示函数Display()；

脉搏数据采集系统作为一个计算机应用系统的一部分，是智能接口的下位机，上位机是中心主机，两者之间通过 USB 接口交换信息。下位机完成脉搏数据的采集、发送等功能，上位机完成对脉搏数据的处理，并输出结果供用户进行参考。

本文研究了基于USB接口的脉搏数据采集系统的设计，介绍了USB接口以及其在数据传输方面的很多优势。本文主要完成了USB硬件和固件设计以及用于终端的应用程序设计。

通过对USB协议和CY7C68013芯片的认真学习理解，了解了USB的整个设计过程，结合实验室和自身条件，整理出了设计的思路，使用了CY7C68013的BULK传输，并完成硬件和软件的设计。

基于USB的数据采集卡现在应用得越来越广泛，其性能也越来越优越。本系统基于以下特点而设计：

（1）提供高精度、高速度的数据采集功能。本系统采用高速的12位模数转换器AD9220进行数据采集并配置高性能的USB单片机进行USB控制、传输，理论上可以系统可以达到480Mb/s的速度。

（2）开发板式的设计提高系统的可扩展性。各个模块是独立设计的，各个功能模块接口以及所有I/O口都有排针引出，方便了与外部设备、器件的对接。

（3）通用式设计。系统的前置放大滤波电路采用生理信号常用的三运放放大器设计形式，适合于多种生理信号的输入；AD外围电路的设计也是采用双级差动输入，更避免了由单级输入带来的麻烦。