纯音听力计的设计与实现

论文摘要

纯音听力计是听功能测试的声学电子仪器,可为听力损失的定性、定量和定位诊断提供参数依据,是近代耳病诊治和听力学研究的重要设备。本文从听力计的发展趋势和面临现状出发,基于对系统结构和功能要求的分析,论述了仪器的工作原理、软、硬件设计方法和纯音信号与噪声信号的实现过程。系统采用微处理器MEG128控制信号发生电路、音量控制系统、通讯接口和电源等功能模块的协同工作,通过串行通讯实现上、下位机的数据传输。上位PC机完成人机交互的功能,医生通过应用程序设置测试参数、观察检测状态并记录病人信息,并可随时调出已存储的听力数据,便于及时诊断和提供治疗方案。由于白噪声的实现方法复杂多样,且要求质量高、可控性强,因此产生稳定高质的噪声信号是系统开发的重点和难点。设计中通过采用优化的随机算法、精密的后期处理、高效的D/A转换电路等手段输出符合国标要求的声音信号,在实际应用中取得了良好的效果。本文的主要工作是完成了硬件电路的设计和底层程序的调试;利用VC.NET编写了一套功能较为完整的测试软件;完成了实际系统所有软、硬件的联调测试与结果分析工作。本系统以其小巧、低成本、低功耗、功能实用等特点,适合在各级医院推广使用。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 引言
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.3 需要解决的问题
• 2 结构与工作原理
• 2.1 系统结构
• 2.1.1 设计理念
• 2.1.2 结构框图
• 2.2 工作原理
• 2.2.1 整体运作流程
• 2.2.2 信号的产生
• 2.2.3 输出驱动
• 2.2.4 通讯接口
• 2.2.5 主机的操控方法
• 2.3 结构特点
• 3 硬件设计与实现
• 3.1 系统硬件结构
• 3.2 微处理器
• 3.3 信号发生器
• 3.3.1 纯音信号
• 3.3.2 白噪声发生器
• 3.4 混音与音量控制
• 3.4.1 混音电路
• 3.4.2 音量控制电路
• 3.4.3 语音控制
• 3.5 功率放大
• 3.5.1 双通道气导放大电路
• 3.5.2 骨导功率放大电路
• 3.6 逻辑控制
• 3.6.1 被测试者响应信号
• 3.6.2 信号发生器接口
• 3.6.3 语音音量控制
• 3.6.4 功放控制
• 3.7 通讯接口
• 3.7.1 隔离的串行通讯
• 3.7.2 串口到USB的转换
• 3.8 电源
• 3.8.1 隔离的USB供电
• 3.8.2 外电源供电
• 3.8.3 负电源
• 4 信号处理与程序软件
• 4.1 白噪声
• 4.1.1 白噪声产生
• 4.1.2 窄带白噪声
• 4.1.3 信号发生应用程序
• 4.2 微控制器程序
• 4.2.1 主模块
• 4.2.2 纯音信号
• 4.2.3 音量控制
• 4.2.4 输出控制
• 4.2.5 通讯
• 4.3 PC机程序设计
• 4.3.1 应用程序结构
• 4.3.2 PC与微控制器的通讯协议
• 4.3.3 出厂设置
• 4.3.4 听力测试
• 4.3.5 基本信息
• 4.3.6 常规操作
• 4.3.7 设备校准
• 5 测试
• 5.1 纯音信号
• 5.1.1 失真度
• 5.1.2 频率误差
• 5.1.3 信噪比
• 5.2 白噪测试
• 5.2.1 白噪频谱
• 5.3 输出声压测试
• 5.3.1 测试环境
• 5.3.2 结果
• 6 结果分析
• 6.1 设备有效性
• 6.2 测试结果分析
• 6.3 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集