基于手機(jī)通信的心電圖機(jī)設(shè)計方案
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2 系統(tǒng)軟件設(shè)計
軟件設(shè)計包括下位機(jī)和上位機(jī)2部分。下位機(jī)主要負(fù)責(zé)接收上位機(jī)的設(shè)置電壓值，并經(jīng)過轉(zhuǎn)換后輸入到MAX522,從而輸出設(shè)置電壓。上位機(jī)則通過VUSB與下位機(jī)連接，并通過模擬的USB協(xié)議向下位機(jī)寫入數(shù)據(jù)。
2.1 下位機(jī)軟件
下位機(jī)軟件流程圖如圖5所示。其中設(shè)備初始化包括單片機(jī)端口初始化、DAC初始化及VUSB端口初始化。在初始化之后，程序進(jìn)入主循環(huán)，在其中加入了USB輪詢函數(shù)usbPoll()，用來偵測USB事件。一旦偵測到上位機(jī)有USB通信請求時，usbdrv就會調(diào)用usbFunctionSetup()函數(shù)來處理請求。在此請求函數(shù)中接收上位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)并將此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后寫入MAX522數(shù)據(jù)端口，啟動DAC輸出電壓。
圖5 下位機(jī)軟件流程。
設(shè)計中需注意以下幾點(diǎn)：
1)單片機(jī)方面的VUSB 底層驅(qū)動函數(shù)使用AVRUSB,最新版本的AVR-USB為C語言編寫并有詳細(xì)的注釋。開發(fā)平臺為WinAVR.GCC項目文件夾中需包含驅(qū)動文件(usbdrv文件夾)，并對usbconfig.h中的部分宏定義做一些修改。
#define USB_CFG_IOPORTNAME D//這個接口連接USB總線。當(dāng)配置為D時，寄存器PORTD,PIND and DDRD將有效。
#define USB_CFG_DMINUS_BIT 1//位配置，是在USB_CFG_IOPORT 中連接USB D-的線。可以配置為接口的任何位。
#define USB_CFG_DPLUS_BIT 2//位配置，是在USB_CFG_IOPORT 中連接USB D+的線。也可以連接到任意口，但是注意D+一定要連接都中斷口INT0
2)單片機(jī)在接收到讀取數(shù)據(jù)命令時會自動調(diào)用usbFunctionSetup(uchar data[8])，在函數(shù)內(nèi)把全局指針*usbMsgPtr指向所要發(fā)送的數(shù)據(jù)首地址，然后返回(函數(shù)返回值)所發(fā)送數(shù)據(jù)的長度就可以了。由于采用的是命令包方式傳輸數(shù)據(jù)，每次只能接收4個字節(jié)的有效數(shù)據(jù)，存儲在data[2]~data[4]中。
3)初始化時需要將MAX522的輸出置為關(guān)閉狀態(tài)。
寫入MAX522時首先寫入8位控制字，然后寫入8位DAC數(shù)據(jù)。
2.2 上位機(jī)軟件
上位機(jī)用C# 語言進(jìn)行編寫，驅(qū)動采用一款名為LibUsbDotNet的開源USB上位機(jī)驅(qū)動庫文件。此驅(qū)動庫文件還提供了供。NET平臺調(diào)用的USB接口函數(shù)。使用時需包含相應(yīng)的動態(tài)鏈接庫文件。
上位機(jī)軟件主要包括顯示設(shè)備連接狀態(tài)、寫入電壓值及讀取當(dāng)前電壓值等功能。上位機(jī)軟件流程圖如圖6所示。
圖6 上位機(jī)軟件流程。
只有在總線請求為用戶自定義類型(Vendor)時單片機(jī)才會調(diào)用usbFunctionSetup(uchar data[8])這個函數(shù)，所以傳輸數(shù)據(jù)是通過發(fā)送用戶自定義類型的Setup數(shù)據(jù)包來實現(xiàn)的。讀數(shù)據(jù)時設(shè)置此數(shù)據(jù)包為IN,同時寫入需要讀取的字節(jié)數(shù)。寫入數(shù)據(jù)時設(shè)置數(shù)據(jù)包為OUT,4字節(jié)的有效數(shù)據(jù)則包含在所建立的8字節(jié)Setup數(shù)據(jù)包的data[2]~data[4]之中。
3 實驗驗證與分析
本數(shù)控直流穩(wěn)壓電源在使用之前需進(jìn)行校零。在初始狀態(tài)下，調(diào)節(jié)集成運(yùn)放μA741的外接調(diào)零電阻使集成運(yùn)放輸出為0,調(diào)節(jié)射極輸出器偏置電阻R13使輸出電壓為0.
在輸出最大的情況下，調(diào)節(jié)輸出集成運(yùn)放的比例放大電阻R14,使得輸出電壓為12V.
校零之后將上位機(jī)設(shè)置電壓值與實際輸出電壓進(jìn)行對比實驗，實驗數(shù)據(jù)如表1所示。
表1 電壓輸出對比實驗結(jié)果
所設(shè)計電壓源實際輸出值與設(shè)定值偏差較小，能夠滿足0~12V連續(xù)可調(diào)輸出，步進(jìn)值為0.1V的使用要求。
4 結(jié) 論
設(shè)計了一種以單片機(jī)為主，基于VUSB技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸控制的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源。輸出電壓值由單片機(jī)控制，步進(jìn)調(diào)節(jié)方便，輸出穩(wěn)定。既可以作為單獨(dú)的電源使用，也可以嵌入到其他需要步進(jìn)電壓模塊的測試系統(tǒng)之中。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/176088.htm
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