实验动物生理信号检测系统的设计

论文摘要

21世纪是生命科学的世纪,人类将从基因水平揭开生命的奥秘。对动物的实验研究是生命科学的前沿学科和重要支撑。随着生活质量的提高和医学的快速发展,生物医学和电子仪器已经越来越紧密地联系在一起。中国已是畜牧大国,提升畜牧业的整体水平,只有靠动物生物技术,它是生物技术的重要组成部分,对畜牧业的发展至关重要。为了满足生物医学工程专业教学、科研、临床检查和监护的需求,同时促进医疗电子仪器的普及和家庭化,对生物医学电子仪器的研究急待深入,研究开发便捷的动物医学电子仪器更具有实用价值和重要意义。本论文介绍了一种应用USB2.0传输协议的动物生理信号检测系统的设计、实现及优化的方案。本课题研究的目标是:设计一套基于USB2. 0的动物生理信号采集、处理系统,探索动物生理信号检测的高速便捷的解决方案,进而为专项数字医用检测仪器的开发奠定基础。本论文在深入研究现行的动物生理信号检测方法的基础上,根据动物生理信号自身的特点,具体完成了模拟信号预处理、模数转换、USB数据采集与传输单元的硬件电路以及系统控制程序、USB设备驱动程序、终端应用程序的设计,使系统能测量心电、呼吸、血压等生理参数信号,并且能对采集数据进行全面的、系统的分析。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 生物医学信号的特点
• 1.1.1 生物医学测量的特殊性
• 1.1.2 生物电信号介绍
• 1.1.3 非电量生理信号
• 1.2 课题研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 研究特色
• 1.5 本文的组织
• 第二章 USB2.0 总线接口技术
• 2.1 USB 概述
• 2.2 USB 数据单元
• 2.2.1 设备端点（Device Endpoints）
• 2.2.2 通道（Pipe）
• 2.2.3 字段（Field）
• 2.2.4 包格式（Field）
• 2.3 USB 数据传送类型
• 2.3.1 控制传输
• 2.3.2 批量数据传输
• 2.3.3 中断数据传输
• 2.3.4 同步数据传输
• 2.4 USB2.0 对比USB1.X 的改善
• 2.4.1 微帧和USB2. 0 集线器
• 2.4.2 优化的传输协议
• 2.5 EZ-USB FX2 的主要特点
• 2.5.1 芯片结构
• 2.5.2 结构特点
• 2.5.3 端点缓存
• 2.6 本章小结
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 电路设计总体要求与设计思路
• 3.2 放大电路的设计
• 3.3 心电信号检测电路的设计
• 3.4 血压信号检测电路的设计
• 3.5 模数转换电路的设计
• 3.6 数模转换电路的设计
• 3.7 滤波电路的设计
• 3.7.1 低通滤波器的设计
• 3.7.2 工频滤波电路的设计
• 3.8 USB通信电路设计
• 3.9 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 系统软件体系
• 4.1.1 固件程序
• 4.1.2 设备驱动程序
• 4.1.3 主机应用程序
• 4.2 固件程序设计
• 4.2.1 设备描述符表
• 4.2.2 固件程序框架
• 4.2.3 接口模块设计及说明
• 4.3 驱动程序开发
• 4.3.1 通用驱动程序结构
• 4.3.2 驱动程序开发环境
• 4.3.3 驱动程序开发步骤
• 4.3.4 驱动程序的加载
• 4.4 主机应用程序设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统可靠性设计及调试报告
• 5.1 采取抗干扰措施的重要性
• 5.2 硬件抗干扰设计
• 5.2.1 滤波措施
• 5.2.2 其它措施
• 5.3 软件抗干扰措施
• 5.3.1 软件滤波算法
• 5.3.2 指令冗余技术
• 5.3.3 软件陷阱的设置
• 5.4 印制电路板布线抗干扰设计
• 5.5 调试报告
• 5.5.1 硬件电路调试
• 5.5.2 软件调试
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文
• 致谢
• 详细摘要