基于LabVIEW的心音信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖5所示為OTL低頻功率放大器，其由晶體三極管Q4組成推動(dòng)級(jí)，Q1、Q2是一對(duì)參數(shù)對(duì)稱的NPN和PNP型晶體三極管。Q4管工作于甲類狀態(tài)，它的集電極電流由電位器R6進(jìn)行調(diào)節(jié)，該電流的一部分流經(jīng)電位器R4及二極管D2，給Q1、Q2提供偏壓。調(diào)節(jié)R4，可以使Q1、Q2得到合適的靜態(tài)電流而工作于甲、乙類狀態(tài)，以克服交越失真。靜態(tài)時(shí)要求輸出端中點(diǎn)(Q1、Q2的發(fā)射極)的電位U=2.5 V，可以通過調(diào)節(jié)R6來實(shí)現(xiàn)。又由于R6的一端接在輸出端中點(diǎn)，因此，在電路中引入交直流電壓并聯(lián)負(fù)反饋，一方面能夠穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，同時(shí)也改善了非線性失真。功率放大電路中用到了3DG6、3DG12和3CG12雙極結(jié)型三極管(BJT)。

2.3 單片機(jī)模塊

根據(jù)心音信號(hào)的特點(diǎn)以及系統(tǒng)性價(jià)比的要求，結(jié)合STC系列單片機(jī)的性能特點(diǎn)，采用STC12C5A作為核心控制器，負(fù)責(zé)將預(yù)處理后的信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、液晶顯示和串口通信等。STC12C5A單片機(jī)是高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，其指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8倍，并且自帶8路高速10 bit A/D轉(zhuǎn)換，完全可以滿足心音檢測(cè)系統(tǒng)的要求。

3 軟件設(shè)計(jì)

檢測(cè)系統(tǒng)的軟件包括單片機(jī)軟件和上位機(jī)軟件兩部分。

3.1 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)思想，主要包括：主程序、鍵盤子程序、液晶顯示子程序、RS232通信子程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序等。主程序流程圖如圖6所示，首先對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置，使系統(tǒng)正常工作，再執(zhí)行按鍵掃描程序，根據(jù)掃描得到的鍵值，進(jìn)入不同的服務(wù)子程序。其中比較重要的還有A/D中斷子程序，其應(yīng)用公式Vin=(Vcc×D)/256將采集到16進(jìn)制ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)?位10進(jìn)制電壓數(shù)據(jù)。

3.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)軟件主要是與單片機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)采集并發(fā)送心音數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步的分析提供一個(gè)良好的人機(jī)交互平臺(tái)。虛擬儀器軟件LabVIEW前面板采用交互式圖形化用戶界面，程序框圖采用G語言編程，可以用來設(shè)計(jì)虛擬心音檢測(cè)平臺(tái)[7-8]。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，主要包括數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)回放、數(shù)據(jù)分析和報(bào)表打印模塊等。由于模塊較多，在一個(gè)面板上很難顯示出所有內(nèi)容，一般可以通過Tab Control控件進(jìn)行分頁顯示，但如果前面板控件過多，程序框圖必然繁亂，因此本系統(tǒng)采用多面板方式。

管理模塊采用免費(fèi)并開源的數(shù)據(jù)庫訪問包LabSQL，實(shí)現(xiàn)被測(cè)試者信息的錄入、查詢、修改和刪除等功能。數(shù)據(jù)采集模塊利用虛擬儀器軟件架構(gòu)VISA，打開、設(shè)置計(jì)算機(jī)的串口實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)間的RS232通信，但要注意要設(shè)置一樣的波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位等。數(shù)據(jù)分析模塊主要完成小波包去噪、特征提取和模式識(shí)別等處理功能。