睡眠呼吸暂停报警监护仪的设计毕业论文

西南科技大学本科生毕业论文 III 毕业论文 睡眠呼吸暂停报警监护仪的 摘要：睡眠呼吸暂停综合症(Sleep Apnea Syndrome，SAS)是一种发病率高，具有潜在危险性的疾病。传统的呼吸暂停监护系统虽能有效减少呼吸暂停病患者的死亡率，但不能对众多该类患者进行实时监护，尤其是症状较轻的早期患者。其发病随机，持续时间短暂，给病情的及早诊断和治疗造成很大的困难。本文主要介绍了利用热敏电阻MF52作为温度传感器来人体呼吸时呼出的气流温度的变化，将从温度传感器输出的毫伏级的信号经过AD620放大后，得到2.3V左右的能够被微处理器处理的信号，从而获得呼吸信号参数，并通过微处理器MSP430F149进行分析处理后，判断是否暂停，如果有暂停发生，则通过蜂鸣器发出报警信号以提示旁人进行一定的处理。同时记录下发生呼吸暂停的时间，并且在LCD上显示，实现了实时监控的目的。 关键词：睡眠呼吸暂停综合症；监护仪；热敏电阻；MSP430F149 The Design of Sleep Apnea Alarm Monitor Abstract: Sleep apnea syndrome is a effectively reduce the mortality rate of sleep apnea patients, but can not monitor numerous patients by the real-time, especially the patients with early lighter symptoms. It is difficult to early diagnosticate and treat, because of random and short duration. This paper introduces a method of using thermister MF52 as temperature sensors to detect the temperature changes of exhaled airflow by breath, the mV level signal which output from the temperature sensor, through the amplifier AD620, we can obtain a signal about 2.3 V, which could be processed by microprocessor, that is the signal processing parameters. After breathing signal processed by MSP430F149 microprocessor analysis, it can judge if it is suspended, if it is, a warning signal by a buzzer can be given to others to make some processing, while recording the occurred time, and displaying in LCD, which can realize the purpose of real-time monitoring. Key words: Sleep Apnea Syndrome, Monitor, Thermister , MSP430F149 目 录 第1章 绪 论 1 1.1 睡眠呼吸暂停综合症 1 1.2 睡眠呼吸暂停监测研究现状 1 1.3 研究的内容 2 第2章 监护仪系统的总体设计 4 2.1系统总体 4 2.2系统组成 4 2.2.1 系统硬件部分 5 2.2.2 系统软件部分 6 2.3 本章小结 7 第3章 系统硬件设计 8 3.1 硬件电路总体设计 8 3.2 电源单元 8 3.3 信号采集与预处理单元 9 3.4 信号处理单元 14 3.5 报警单元 17 3.6 液晶显示单元 18 3.7 JTAG接口单元 19 3.8 本章小结 20 第4章 系统软件设计 21 4.1 系统软件开发环境 21 4.2 系统软件模块 22 4.2.1 采样呼吸信号模块 23 4.2.2 实时时钟处理模块 25 4.2.3 数据处理模块 30 4.2.4 液晶显示模块 31 4.2.5 报警处理模块 35 4.3 本章小结 35 第5章 系统测试 37 5.1 系统硬件测试 37 5.2 系统软件测试 37 结 论 39 致 谢 40 参考文献 41 附录1 睡眠呼吸暂停报警监护仪电路原理图 42 附录2 睡眠呼吸暂停报警监护仪实物照片 43 附录3 主要程序清单 44 第1章 绪 论 1.1 睡眠呼吸暂停综合症 睡眠呼吸障碍诊治的研究国外迄今已有30余年，国内己有10余年历史，随着研究工作的不断深入及诊治水平的不断进步，对此类疾患的认识和监测有较大的提高。睡眠呼吸暂停综合症( Sleep Apnea Syndrome，SAS)是指7小时睡眠中，呼吸暂停和低通气次数超过30，或每小时大于5次，同时在白天有困倦等症状的一种疾病[1]。大量的调查发现人群中大约1%~4%的人患有该病，以美国为例，估计两千万人有睡眠时呼吸暂停症状，30~60岁的成年人中四分之一的男性及十分之一的女性有该病的临床表现。据估计，全球每天大约有3000人死于该症。 目前，诊断SAS的“金标准”仍然是多导睡眠图(Poly SomnoGraphy, PSG)。70年代多为有纸记录，90年代多为计算机识别、储存及分析。为使PSG能在更为自然的睡眠条件下得到实施，便携式记录盒已经用于临床。为了减少对复杂脑电波的记录识别误差，简化脑电记录，出现了体位记录的软件，这种软件分析醒觉、非快动眼睡眠(Non Raped Eye Movement，NREM)及快动眼睡眠(Rapid Eye Movement，REM)，与经典的PSG记录分析的睡眠呼吸暂停低通气指数(Apnea Hypopnea Index，AHI)对照，也取得了较好的相关性，简便了PSG的监测，并可通过调制解调器及电话线远程监测与实验室联网[2]。 1.2 睡眠呼吸暂停监测研究现状 随着科技的发展,人们对睡眠生理,病理的了解日益增多,一门新兴的边缘学科---睡眠医学作为现代医学的一个重要组成部分正在建立和发展起来,广泛地受到重视。 在美国有数百家大型研究机构正在从事睡眠呼吸方面的研究[2],他们在睡眠疾病,尤其是上呼吸道阻塞引起的“阻塞性睡眠呼吸暂停综合症”的可能病因、危害、诊断及治疗方法等方面进行了大量的研究工作。研究发现:打鼾通常并不是睡眠呼吸暂停的标志,但是10个成年人中有一个打鼾,而10个打鼾者中就有患有睡眠呼吸暂停综合症的。也就是说“打鼾”这种现象很有可能潜伏着睡眠呼吸暂停综合症,正常人有轻度鼾声不属呼吸暂停,呼吸暂停的定义是指呼吸道停止气流达10s以上。如夜间打鼾且伴有间歇性呼吸暂停30次以上,每次暂停时间超过10s以上即可被诊为“呼吸暂停综合症”。这是一种潜在的致死性疾病。其特点是睡眠时上呼吸道阻塞导致进行性缺氧,酸中毒,呼吸困难。造成白天嗜睡,头晕,头痛,记忆力减退,乏力,反应迟缓,睡眠行为异常等症状。长期患“呼吸暂停综合症”可引起高血压,心律失常及猝死。 国外医学界对此类疾病的研究十分重视，且已取得重大成果。目前国内对此类患者的诊断大多采用多导仪或其它呼吸诊断仪器。而此类仪器价格昂贵且基本需从国外进口，不便在国内医院和患者中推广使用。因此我们尝试研究一种价格便宜,性能优良的“呼吸暂停监测仪”，以满足各级医院和患者的需求。 目前检测呼吸暂停的主要方法有以下四种[3]:运动检测法、电阻抗法、气流检测法和多道检测法。运动检测法测量的是身体随呼吸的运动，人在呼吸时胸腔会扩大和缩小，腹肌的收缩和舒张会有腹部的起伏变化，这些变化经过一定形式的传感器转化为电信号便是呼吸的运动信号；电阻抗法测量呼吸信号的基本原理是随着呼吸运动的变化，肺组织的电阻率也有相应的改变。吸气时肺容量增大，吸入的气体使得肺部组织的电阻率升高、阻抗变大。呼气时肺容量减小，组织电阻率降低，阻抗变小，在体表施加恒流源或恒压源，通过检测电极可以检测到随肺组织阻抗变化而变化的电信号；气流检测法以呼吸气流为检测对象，气流有无便是通气的有无，它是检测呼吸暂停最直接的方法。常见的气流检测方式有热敏气流测量法和气流音测量法，另外还有手术中使用的插管气流压力测量法、潮气量、CO2测量法等等；多道检测就是将多种检测呼吸暂停的方法组合在一起的检测系统，多道检测系统在不同环境、不同用途或不同呼吸暂停类型的检测中有多种不同的组合，着重于睡眠研究的装置可以有CO2检测、气管音检测、SaO2检测、心电检测、脑电检测等等。 1.3 研究的内容 随着经济的发展，人们生活水平的不断提高，饮食结构的改变，劳动强度的改善，睡眠呼吸疾病发病率呈逐渐上升的趋势，特别是青壮年男性的发病率增高，本病除对患者本人健康造成危害外，还对社会、家庭造成不良影响。传统的呼吸暂停监护系统虽能有效地减少呼吸暂停病患者的死亡率，但不能对众多的呼吸暂停病患者进行实时监护，尤其是症状较轻的呼吸暂停病早期患者，平时没有症状，偶感呼吸不畅，一般也仅持续几十秒钟，等赶到医院做呼吸检查时，因为症状消失，呼吸恢复正常，使医生不能对病人进行及时确诊，疾病也难以得到早期治疗和控制。 因此，能够记录分析病人24小时活动过程中的动态呼吸记录，并对其分析，给医生提供具有诊断价值的资料，对于呼吸功能的评估，睡眠呼吸暂停病的早期诊断非常有益。针对这种医疗诊断的需要，随着计算机技术和电子技术的迅速发展，近些年来，市场上已推出不同档次的动态睡眠呼吸暂停记录与分析系统，而此类仪器价格昂贵且基本需从国外进口，不便在国内医院和患者中推广使用。所以设计一种低功耗、体积小、价格便宜的呼吸系统监视仪是十分必要的。 第2章 系统的总体设计 2.1系统总体方案 对于睡眠呼吸暂停监护仪来说，应该根据调研和收集的资料确定系统设计的任务和目标，分析需要解决的问题，实现的基本功能。为了解决夜间睡眠过程中存在的呼吸暂停的问题，提出了睡眠呼吸暂停报警监护仪具有的功能： · 在输入方面，通过传感器采集呼吸信号； · 对采集到的信号进行处理，得出呼吸是否异常； · 监视过程中，系统的实时情况可以显示； · 具备报警的能力； · 系统应该操作简单，易于使用； · 系统成本应该控制在合理的价格之内。 根据对监护仪硬件系统和软件系统等的需求分析，得到睡眠呼吸暂停报警监护仪系统的设计原则如下： · 采用低功耗硬件电路设计及微控制器芯片，为睡眠呼吸监控提供平台支持,并能根据以后应用的需要，对于该平台进行模块扩展。 · 对于所设计的系统来说，需要响应呼吸时定时器的定时中断、液晶显示中断和报警中断，系统对中断的异步响应能力是验证系统稳定性的一个重要方面，因此增加中断源能更好验证系统的可靠性与稳定性。 · 睡眠呼吸暂停报警监护仪要有良好的人机交互窗口，使用可以显示图形和字体的液晶屏，可以提高系统的交互性。 · 呼吸监控在医学治疗应用环境中，对可靠性要求较高，所以硬件电路设计重点是考虑外围工作电路的可靠性设计。 · 采用高性能低价格的系统方案。 2.2系统组成 睡眠呼吸暂停监护仪的设计主要由两个部分组成，系统的硬件部分以及软件部分。硬件部分则主要由单片机应用系统实现，单片机应用系统是以单片机为核心，配以输入、输出、显示、测量和控制等外围电路和软件能实现一种或多种功能的实用系统。硬件是单片机应用系统的基础，软件则是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务。硬件和软件二者相互依赖，缺一不可。 2.2.1 系统硬件部分 基于以上的需求分析，可以得到睡眠呼吸暂停报警监测系统硬件主要由以下几个部分组成：信号采集部分、信号预处理部分、单片机处理部分(MCU)、报警部分、电源部分、显示部分。 · 信号采集部分：主要是负责采集呼吸信号，可以通过各种传感器，如温度传感器、压力传感器和阻抗法等。 · 信号预处理部分：主要负责的是将采集到的呼吸信号经过一定的放大、滤波处理，使之能够被送入到单片机中进行处理，继而进行其他的操作。 · 单片机处理部分(MCU)：它是整个系统的“大脑”，对整个系统进行智能控制和管理，并对检测信号进行处理，经过计算给出系统的呼吸速度，并且与设置的参数进行比较，确定是否需要进行报警操作。本文采用的单片机是MSP430F149。 · 报警部分：信号采集部分采集到的信号经单片机处理后，得出报警控制信号，再由报警部分响应，以引起操作人员的注意。主要有光电报警(发光二极管)和声音报警(扬声器或蜂鸣器)等。 · 电源部分：主要负责为睡眠呼吸暂停监测系统硬件设施提供标准电源的模块，以使各个模块能够正常的工作。 · 显示部分：主要负责显示实时时间以及呼吸速度等信息。一般采用LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示)液晶屏显示。 基于以上的分析，可以得到系统的硬件框图如图2-1所示： 图2-1 系统硬件框图 2.2.2 系统软件部分 本次设计中,主要完成的是系统软件部分的工作,同时也参与了硬件方面的设计和选型等。系统的软件部分主要完成的工作则是采样经过放大、滤波后的呼吸信号，经过一定的分析处理，判断呼吸暂停是否超过10S，如果超过10S，则启动报警。同时系统的软件部分还要控制液晶的显示。基于以上的分析，可以得到系统的软件部分框图如图2-2所示： 图2-2 系统的软件框图 2.3 本章小结 通过对睡眠呼吸暂停报警监护仪的总体分析，提出了系统的总体。系统共分为两大部分，分别为硬件系统部分和软件系统部分。硬件系统包括以下几个部分：信号采集部分、信号预处理部分、单片机处理部分、报警电路、电源电路和液晶显示部分。对每一部分进行了功能说明。软件系统包括以下几个部分：采样呼吸信号、实时时钟处理、数据处理、液晶显示和报警处理模块。 第3章 系统硬件设计 根据实际需求，设计出特定的应用系统，是每一个系统设计工程师应该达到的目标。应用系统的设计包含硬件系统的设计和软件系统的设计两个部分，并且这两部分的设计是互相关联、密不可分的，因此睡眠呼吸暂停监护仪硬件设计原则应遵循安全可靠、有足够的抗干扰能力、经济合理、易用性。 考虑到系统实现的功能、软硬件组成，系统的主要元器件有：单片机(MCU)、传感器、放大器、时钟芯片、蜂鸣器和液晶屏。 3.1 硬件电路总体设计 睡眠呼吸暂停监视仪的硬件主要包括单片机、电源单元、信号处理单元、报警单元、液晶显示单元和实时时钟单元等，系统结构如图3-1所示： P3.0~P3.2 P5.0~P5.7 P2 P1.6 P6.0 图3-1 系统硬件结构图 3.2 电源单元 睡眠呼吸暂停监视仪中各个模块所需要的电压大小[4],可分为四种±12V、+5V和+3.3V如图3-2所示： 图3-2 电源电路 通过L7812、L7912、L7805和L1117的稳压芯片分别得到±12V、+5V和+3.3V电压。±12V电压也AD620模块提供电源，+5V为液晶模块LCD1602和传感器电桥电路提供电源，+3.3V为MSP430F149提供电源。 在L7812、L7912、L1117的芯片输入和输出端都接100μF电解电容和104独石电容，可以比较有效滤掉电源线和电源内部产生的干扰。 3.3 信号采集与预处理单元 根据医学生理学原理，在肺通气阻力一定时，推动气体流动的压力越大，单位时间内气体流量就越大，当气道管径一定时，气体流速也就越大，反之亦然[5]。 人的呼吸途径有两个，一个是鼻腔，另一个是口腔。在呼吸时，口、鼻腔处由于气流流过而使温度发生变化。将温度传感器和导管相连，导管固定在鼻腔或口腔下方，在呼吸时，口鼻腔底部由于气流流过使温度发生变化，传感器就会将受到的变化的温度信号转换为电信号从而得到呼吸信号，因此人体的呼吸状态可以通过检测口鼻腔处压力变化获得[5]。 在呼吸过程中，导管中的温度不断发生变化，这时可以通过传感器采集这一温度信号转化为MCU易于处理的电压信号，这时的电压信号在10mV左右波动，变化不明显而且容易受外界干扰，因此需要对这个信号进行放大滤波处理，放大滤波后的信号在2.3V左右波动，这时的电压信号即可清楚地反映呼吸状态，然后把这一电压信号接入单片机，AD转化，并根据相关参数进行数据处理，判断呼吸是否暂停。这里的呼吸暂停是指呼吸停止持续时间超过10s。呼吸过程中的参数如表3-1所示。 表3-1 呼吸参数 状态 放大前(mV) 放大后(V) 呼 5.0-80 0.6-1.0 不呼 310-350 2.2-2.4 常用的呼吸信号检测方法有四种，分别是用压力传感器获取呼吸信号，用温度传感器获取呼吸信号，用阻抗法获取呼吸信号，通过心电信息获取呼吸信号。 （1）用压力传感器获取呼吸信号 呼吸运动时，随着呼气和吸气的周期性变换，呼吸管道以及胸腹部都会产生周期性的形变。压力传感器就是从这个现象出发，设法感受呼吸时呼吸管道和胸腹部的这种周期性形变，以此测定呼吸频率。该设计是采用力学传感器直接测量胸腹以及呼吸管道的位移，这种接触式的方法需要给胸腹施加一定的预压力，会使受试者产生不适感[5]。 （2）用温度传感器获取呼吸信号 呼吸实质上是人体内外环境之间气体的交换, 正常人的呼吸是由呼吸中枢支配呼吸肌有节奏地张弛、造成肺内压和大气压之间的压力差, 此压力差在克服了肺通气阻力之后, 方能实现气体交换。 根据医学生理学原理, 在肺通气阻力一定时, 推动气体流动的压力(大气压与肺内压力差) 越大, 单位时间内气体流量就越大,当气道管径一定时, 气体流速也就越大, 反之亦然[5]。而此气体通过鼻腔, 与外界气体进行交换时, 必然会引起鼻腔内温度的变化。 实验证明:在气道管径不变的条件下,温度的变化量(△T)与气体流速的变化量(△V)线性相关,因此只采用灵敏度高、温度线性好、时间常数较小的热敏传感器,就能把微弱的呼吸信息检测出来,再经过放大、滤波、AD转换、微处理器处理,就能自动地、实时地显示呼吸波形、流速-容量曲线、呼吸气流速率、频率、峰值以及潮气量等多项肺功能参数。 常用的温度传感器有热敏电阻、PN结、热电偶、石英晶体、红外热探测器和液晶测温膜等。因呼吸气流的温度变化不大(1~2℃)，故用于呼吸温度采样的传感器一般是热敏电阻式传感器。 （3）用阻抗法获取呼吸信号 人体是一个大的生物导电体，其组织和器官对高频电流呈现一定的阻抗。当人体做呼吸运动时，其胸部组织阻抗的变化与肺容积的变化之间存在着比较好的关系曲线，通过对人体胸腔输入一定频率、一定大小值的恒定电流，检测出两端电压的变化，即可得到对应的呼吸阻抗变化信号。阻抗法测呼吸是目前呼吸监测设备中最为常用的一种技术，具有无创、简单、安全、廉价等诸多优点，但受人体运动引起的干扰影响较大[6]。 （4）通过心电信息获取呼吸信号 基于一种可观测到的心电向量环和一种关于旋转变换以及时间同步的参考向量环的结合，这种方法非常适合于不方便对呼吸活动进行监测的情况，但属于间接测量，实现起来复杂也不很精确[7]。 热敏电阻是一种对温度敏感的温敏元件,由氧化锰、氧化镍、氧化钴等氧化物和陶瓷、半导体材料构成，电阻率比金属大的多。通常做成珠状、球状等,尺寸可小于0.5mm。设计温差电桥测量电路,如图3-3所示,热敏电阻分别置于两相邻臂上,人体呼吸作用于热敏电阻R4,热敏电阻R4置于外界环境中，通以电流并加热到一定温度，当鼻孔中的气流通过热敏电阻时,由于受到流动气体的热交换，引起阻值变化使电桥失去平衡,当气体周期性流过热敏电阻时,电阻值也周期性变化，因此可以从电桥输出得到周期性变化的电压信号，再经过各种处理得到呼吸参数。 图3-3 温度传感器电桥电路 综合各方面的考虑，本系统采用MF52型NTC热敏电阻。MF52型热敏电阻器是采用新材料、新工艺生产的小体积的树脂包封型NTC热敏电阻器，具有高精度和快速反应等优点。其特点为： · 测试精度高。 · 体积小、反应速度快； · 能长时间稳定工作； · 互换性、一致性好。 信号采集单元是睡眠呼吸暂停仪设计最重要的部分之一。能否准确地检测出呼吸信号是计算呼吸速度和判断呼吸异常的关键,也是整个睡眠呼吸暂停报警监护仪性能和可靠性的主要参考标准。 呼吸信号的采集与预处理如图3-4所示，本系统采用MF52 NTC热敏电阻作为传感器采集呼吸信号，即通过呼吸时鼻腔内的温度变化来转化为毫伏级的电压变化，通过信号预处理单元将采集到信号经过滤波放大到0~2.5V满足单片机的AD转换量程内的电压。经过预处理的呼吸信号与单片机的P6.0进行连接。以完成模数转换以及为后续电路提供输入信号。 图3-4 呼吸信号的采集与预处理电路 图中R3是一个负温度系数(NTC)的热敏电阻，在将热敏电阻放在鼻腔处时，调节R4的阻值，使得桥路输出电压为200mV左右，经过AD620放大到2.3V左右，当人呼吸时，鼻腔处的温度会升高，导致热敏电阻阻值降低，此时桥路输出电压降低，而且下降幅值较大，可以使得放大后的输出电压下降至0.5V左右，调理后的信号与MSP430F149的P6.0连接，那么，将单片机检测阈值设为1V，当信号在1V处为上升沿变换则启动计时，当在1V处有下降沿时停止计时，看这段时间是否大于10S，若大于10S就触发报警单元进行报警，若小于10S则将此段时间清零，为下一次计数作准备。 在这一环节中，放大器的选择好坏对提高测量精度十分关键，根据相关资料查阅，在放大器电路精选中，一般在首级放大器有低噪声、低输入偏置电流、高共模抑制比等要求的场合大多采用自制的三运放结构[8]，如图3-5所示。 图3-5 三运放结构的高性能放大器原理图 图3-5中由Al、A2构成前级对称的同相、反相输入放大器，后级为差动放大器，在这个结构图中，要保证放大器高的性能，参数的对称性与一致性显得尤为重要，不仅包括外围的电阻元件R1与R2、R3与R4、R5与R6，还包括A1与A2放大器的一致性，因此，要自制高性能的放大器对器件要求相当高。而随着微电子技术的发展，市场上已经出现了专用的高性能的仪表放大器，它的内部核心结构还是三运放，例如AD620、AD623就是具有上述三运放结构。 在本设计中呼吸信号幅度很小，大约只有微伏到毫伏的数量级范围，所以所选放大器的增益范围要广，放大倍数要便于调节，功耗要小。针对以上要求，最终选择了体积小、功耗低、噪声小及供电电源范围广的AD62O作为放大器。 AD620是低价格、低功耗仪用放大器，它只需要一只外部电阻就可设置1~1000倍的放大增益，具有较低的输入偏置电流、较快的建立时间和较高的精度，特别适合于精确的数据采集系统，如称重传感器接口，也非常适合医疗仪器的应用系统(如ECG，Electrocardiogram，心电图)、多路转换器及干电池供电的前置放大器使用。 AD620作为一个低成本，高精度的单片仪器放大器，为双列直插外形(Dual In-line Package Shape, DIPS)(图3-6)，其主要特点如表3-2所示。AD620的内部结构是OP-07S组成的三运放结构，性能大大优于自制的三运放IC(Integrate circuit，集成电路)电路设计，只需在1脚与8脚之间外接RG电阻(图3-6),为此它的外围电路十分简单[10]。 表3-2 AD620特征参数 供电电源 增益选择 增益范围 最大增益误差率 带宽 功耗 ±2.3~±18V 电阻编程 1~1000 0.7%(G=1000) 1MHz(G=l，小信号-3dB 最大650mW 输入失调电压 输入失调偏移 输入偏置电流 最小共模抑制比 温度范围 最大125μV 最大1μV℃ 最大20μA 93dB(G=100) 0~70℃ 民品 -40~85℃工业品 -55~120℃ 军品 图3-6 AD620管脚图 AD620为三运放集成的仪表放大器结构，为保护增益控制的高精度，其输入端的三极管提供简单的差分双极输入，并采用β工艺获得更低的输入偏置电流，通过输入级内部运放的反馈，保持输入三极管的集电极电流恒定，并使输入电压加到外部增益控制电RG上。AD620的两个内部增益电阻为24.7kΩ，因而增益方程式为: （3-1） 对于所需的增益，则外部控制电阻值为: （3-2） 外部增益控制电阻值RG也决定前置放大器的跨导，当RG减小时，由（3-1）式可知可编程的增益增加，开环增益随之增加；反之当RG增大时则增益降低，并且降低了增益误差，同时带宽也随之增加，因而优化了频率响应。另一方面，AD620的低输入电压噪声在1kHz时为9nVHz，在0.1~l0Hz频带时为0.28μVpp，电流噪声仅为0.1pAHz，因而在精确测量系统中，应用AD620设计电路是非常理想的。 在本系统中，由于传感器输出的信号有300mV左右，所以增益G=7就可以满足放大要求，由公式(3-2)计算出RG =8.3 kΩ左右就可以了，系统中采用10 kΩ可调电阻实现这一要求。 3.4 信号处理单元 信号的分析与处理是此系统的主要模块所在，选用MSP430F149作为系统的微处理器。MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器[9](Mixed Signal Processor)。称之为混合信号处理器。该单片机在设计上打破常规，采用了全新的概念，其突出的优点是低电源电压、超低功耗，非常适合各种功率要求低的应用。它有多个系列和不同型号，它们分别由一些基本功能模块按不同的应用目标组合而成。称之为混合信号处理器，主要是由于其针对实际应用需求，把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片”解决方案。凭借其较高的性能价格比，已广泛应用于智能家庭仪表、医疗设备和保安系统等方面。 MSP430系列单片机的迅速发展和应用范围的不断扩大，主要取决于以下的特点： 强大的处理能力，MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简指令集(RISC)结构，具有丰富的寻址方式(7种源操作数寻址、4种目的操作数寻址）、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令；有较高的处理速度，在8MHz 晶体驱动下指令周期为125ns。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。 在运算速度方面，MSP430系列单片机能在8MHz晶体的驱动下，实现125ns的指令周期。16位的数据宽度、125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器(能实现乘加)相配合，能实现数字信号处理的某些算法(如 FFT等)。 MSP430系列单片机的中断源较多，并且可以任意嵌套，使用时灵活方便。当系统处于省电的备用状态时，用中断请求将它唤醒只用6µs。 超低功耗MSP430单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。 首先， MSP430系列单片机的电源电压采用的是1.8~3.6V电压。因而可使其在1MHz的时钟条件下运行时，芯片的电流会在 200~400µA 左右，时钟关断模式的最低功耗只有0.1µA 。 其次，独特的时钟系统设计。在MSP430系列中有两个不同的系统时钟系统：基本时钟系统和锁频环(FLL和 FLL+)时钟系统或DCO数字振荡器时钟系统。有的使用一个晶体振荡器(32768Hz)，有的使用两个晶体振荡器。由系统时钟系统产生CPU和各功能所需的时钟。并且这些时钟可以在指令的控制下，打开和关闭，从而实现对总体功耗的控制。 由于系统运行时打开的功能模块不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有着显著的不同。在系统中共有一种活动模式(AM)和五种低功耗模式(LPM0~LPM4)。在等待方式下，耗电为0.7µA，在节电方式下，最低可达0.1µA。 系统工作稳定，上电复位后，首先由DCOCLK启动 CPU，以保证程序从正确的位置开始执行，保证晶体振荡器有足够的起振及稳定时间。然后软件可设置适当的寄存器的控制位来确定最后的系统时钟频率。如果晶体振荡器在用做CPU 时钟MCLK时发生故障，DCO会自动启动，以保证系统正常工作；如果程序跑飞，可用看门狗将其复位。 丰富的片上外围模块，MSP430系列单片机的各成员都集成了较丰富的片内外设。它们分别是看门狗（WDT)、模拟比较器A、定时器A(Timer_A)、定时器B (Timer_B)、串口0、1(USART0、1)、硬件乘法器、液晶驱动器、10位12位ADC、16位Sigma-Delta AD、直接寻址模块(DMA)、端口O(P0)、端口1~6(P1~P6)、基本定时器(Basic Timer)等的一些外围模块的不同组合。其中，看门狗可以使程序失控时迅速复位；模拟比较器进行模拟电压的比较，配合定时器，可设计出AD转换器；16位定时器(Timer_A和Timer_B)具有捕获比较功能，大量的捕获比较寄存器，可用于事件计数、时序发生、PWM等；有的器件更具有可实现异步、同步及多址访问串行通信接口可方便的实现多机通信等应用；具有较多的IO端口，最多达6*8条IO口线；P0、P1、P2端口能够接收外部上升沿或下降沿的中断输入；1214位硬件AD转换器有较高的转换速率，最高可达200kbps，能够满足大多数数据采集应用；能直接驱动液晶多达160段；实现两路的12位DA转换；硬件IIC串行总线接口实现存储器串行扩展；以及为了增加数据传输速度，而采用直接数据传输(DMA)模块。MSP430系列单片机的这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极大的方便。 方便高效的开发环境,目前MSP430系列有OPT型、FLASH型和ROM型三种类型的器件，这些器件的开发手段不同。对于OPT型和ROM型的器件是使用仿真器开发成功之后在烧写或掩膜芯片；对于FLASH型则有十分方便的开发调试环境，因为器件片内有JTAG调试接口，还有可电擦写的FLASH存储器，因此采用先下载程序到FLASH内，再在器件内通过软件控制程序的运行，由JTAG接口读取片内信息供设计者调试使用的方法进行开发。这种方式只需要一台PC机和一个JTAG调试器，而不需要仿真器和编程器。开发语言有汇编语言和C语言。MSP430 单片机目前主要以FLASH型为主。 MSP430x14x的结构框图如图3-7所示。 图3-7 MSP430X14X结构框图 单片机主要完成的功能则是通过检测与P6口连接传感器输入信号,通过AD转换后进行数据处理，判断是否发生呼吸暂停，如果有，则从P1.6口输出报警信号。并且检测从P3口送入的实时时钟数据，通过P5数据口和P2.5~P2.7控制口的在液晶屏上显示实时时间。 3.5 报警单元 报警单元的功能是提醒患者旁边的人当患者出现呼吸暂停时能够及时的对患者进行一定的处理以及提醒，使其尽快的恢复正常。本系统的报警单元采用蜂鸣器报警方式，蜂鸣器采用+5V的器件，通过驱动电路直接与单片机引脚P1.6相连接，如图3-8所示。 图3-8 报警电路 3.6 液晶显示单元 显示器是人与机器沟通的重要界面，近年来液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)以其自身所具有的优点，逐渐取代阴极射线管(CRT, Cathode Ray Tube)的主流地位。单片机系统中原来采用的LED(Light Emitting Diode,发光二极管)显示方式已经不能满足应用的要求，液晶显示器已经被逐渐应用于单片机等小型系统中。液晶显示器与传统的显示器相比具有显示信息多、质量高、没有电磁辐射、可视面积大、应用范围广、画面效果好、数字式接口、体积小、功耗低等特点，在基于微处理器的仪器仪表及监视、控制等智能单元的终端显示、人机接口中受到普遍欢迎。 液晶显示器是一种极低功耗的显示器件，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中经常使用。液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)、背光源、结构件装配在一起的组件。英文名称叫“LCD Module”，简称“LCM”，中文一般称为“液晶显示模块”，通常所说的“模块”主要是指点阵液晶显示器件装配的点阵液晶显示模块。 在具体选择液晶显示模块时，应对液晶显示模块进行如下几个方面的综合评价: · 显示方法，在被动显示方式中，是透过式、反射式，还是投影式； · 色调，是黑白，还是彩色，是单彩色还是全彩色，是伪彩色还是真彩色； · 亮度与对比度，主动发光要看亮度指标，被动显示要看对比度比值； · 响应与余辉，响应与余辉的快慢和光电响应曲线与陡度； · 是否具有无功存储功能； · 驱动方式，直流、交流还是脉冲，是静态驱动还是动态驱动，是电压型驱动还是电流型驱动或电荷型驱动； · 售价是否合理，综合评价产品质量、供货稳定性、技术支持、售后服务等与价格的关系。 任何一种产品都有不同的规格型号，挑选内容应注意:外形尺寸(显示窗尺寸等机械参数)、电参数(典型值、最大值、最小值)、环境参数(特别是温度范围)、显示效果(显示效果是一种主观评价指标，亮度或对比度等指标只能作为参照)、视角(液晶显示视角窄，所以有最佳视角12:00、6:00、3:00和9:00等)、可靠性和寿命等。 综合以上各种指标，选用的是LCD1602显示模块，它是工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符（16列2行）。 1602采用标准的16脚接口，其中： 第1脚：VSS为电源地； 第2脚：VDD接5V电源正极； 第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）； 第4脚：RS为寄存器选择，高电平(1)时选择数据寄存器、低电平(0)时选择指令寄存器； 第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作； 第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端； 第7～14脚：D0～D7为8位双向数据端； 第15～16脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。 液晶显示采用1602显示模块，单片机P5端口和液晶屏的数据线相连， P3.0、P3.1、P3.2三个引脚分别通过三极管放大与液晶屏的RS、RW、EN三根控制线相连接，如图3-10所示。液晶屏上可以显示实时时间。 图3-10 液晶显示连接电路 3.7 JTAG接口单元 JTAG(Joint Test Action Group)是一种国际标准测试协议（IEEE 1149.1兼容,主要用于芯片内部测试。现在多数的高级器件都支持JTAG协议，如DSP、FPGA器件等。标准的JTAG接口是4线：TMS、 TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。 JTAG最初是用来对芯片进行测试的，基本原理是在器件内部定义一个TAP（Test Access Port，测试访问口）通过专用的JTAG测试工具对进行内部节点进行测试。JTAG测试允许多个器件通过JTAG接口串联在一起，形成一个JTAG链，能实现对各个器件分别测试。现在，JTAG接口还常用于实现ISP（In-System programmable,在线编程），对FLASH等器件进行编程。在实际应用中，可以先将器件固定到电路板上，再用JTAG编程，从而大大加快工程进度。 在JTAG接口实际应用中，一般使用IEEE1149协议中的公共指令进行应用测试，此外，IEEE1149允许通过芯片的自定义指令集进行特殊功能的测试和状态察看。在使用PC机调试及下载睡眠呼吸暂停监控终端嵌入系统时，数据传输须通过测试访问端口TAP改变JTAG的控制状态实现。IEEE1149定义了由16个状态组成的同步状态自动机，以响应TMS和TCK信号并控制电路的活动。其中主要有复位、运行、数据寄存器状态集、和指令寄存器状态集。 当器件工作在JTAGBST模式时，使用4个IO引脚和一个可选引脚 TRST(Test Reset，测试复位输入信号)作为JTAG引脚。这4个IO引脚是：TDI、TDO、TMS和TCK。引脚功能如表3-3所示。 表3-3 JTAG引脚定义及功能 引脚 名称 功能 TDI 测试数据输入口 指令和测试编程数据的串行输入引脚，数据在TCK的上升沿时刻移入，器件的保护熔丝被连接到TDI TDO 测试数据输出口 指令和测试编程数据的串行输出引脚，数据在TCK下降沿移出。如果数据没有正在移出时，该引脚处于三态。它和编程数据输入口复用 TMS 测试方式选择口 该输入引脚是一个控制信号，它决定TAP控制器的转换。TMS必须在TCK的上升沿之前建立，在用户状态下TMS应为高电平 TCK 测试时钟输入口 是用于器件测试与自动加载程序启动的时钟输入接口。时钟输入到BST电路，一些操作发生在上升沿，另一些发生在下降沿 3.8 本章小结 本章主要分析了睡眠呼吸暂停检测报警系统的硬件系统设计。设计主要考虑到功耗及可靠性的要求，分析了基MSP430F149呼吸暂停监视仪的硬件设计原则和电路原理等。硬件平台是软件系统设计的前提条件，根据监视仪的具体需求，硬件系统由电源单元、信号采集与预处理单元、信号处理单元、报警单元、液晶显示单元和JTAG接口单元。并对每一部分进行了详细的介绍以及器件的选择问题。 第4章 系统软件设计 单片机系统的软件必须根据单片机硬件基础进行设计。系统的软件设计是一个系统的主要组成部分，软件的质量将直接影响到系统的性能指标的完成，一个好的软件设计将是系统性能得以提高的倍增器。 睡眠呼吸暂停报警监护仪软件系统采用模块化结构设计方法。模块化编程是一种分别进行各模块程序编写、编译和调试，最后一起连接及定位的软件设计方法。模块化设计方法有以下优点: · 模块化编程使程序开发更有效，小块程序更容易被理解和调试，当知道模块的输入和所要求的输出时，就可直接测试该模块。 · 当同类的需求较多时，可把程序存入函数库中以备以后使用。例如，常用的显示驱动模块程序，若要再使用显示驱动功能，由库中把它取出(必要时可修改)，而不需重新编写全部的程序。 · 模块化编程能够使待解决的问题与特定模块分离，很容易找到出错的模块，极大地简化了调试。 因此，将各个模块设计为可独立编程调试的程序模块，不仅有利于今后实现功能扩展，而且便于调试和连接，更有利于程序的移植和修改。由于单片机应用系统的软件设计既要有各种计算程序设计，还要结合具体的硬件电路进行各种输入输出程序设计。因此，软件设计必须在硬件、软件功能划分的基础上进行。图2-2是睡眠呼吸暂停报警监护仪设计中软件体系结构框图。在本系统中，主程序模块负责协调各个功能模块，其程序模块包括初始化模块、定时器中断模块、液晶屏显示模块和时钟程序模块。 4.1 系统软件开发环境 MSP430的开发软件较多，常用的是IAR公司的集成开发环境：IAR Embedded Workbench嵌入式工作台，如图4-1所示。它提供一个便捷的窗口界面用于迅速开发和调试程序。IAR Embedded Workbench 提供的工具包括:快速编译器、高效的连接器、函数库、语法高亮度文本编辑器、汇编器以及C-SPY调试器。 图4-1 IAR Embedded Workbench开发环境 4.2 系统软件模块 如图4-2所示，主程序主要负责与各个中断服务程序进行交互。首先设置看门狗定时器、关中断，初始化单片机中用到的各个模块，然后开中断允许单片机响应各种中断并进行报警处理，继而使单片机进入低功耗模式等待中断的到来。 对系统的初始化将直接关系到单片机内部资源的有效利用和系统的正常运行。睡眠呼吸暂停报警监护仪初始化模块的主要功能是完成对MSP430F149单片机和各个外围模块的初始化，包括单片机的时钟振荡器设置、ADC12初始化、定时器B初始化、液晶初始化、时钟芯片初始化等。 图4-2 系统主程序流程图 4.2.1 采样呼吸信号模块 信号经过预处理之后从P6.0端口输入到单片机中，首先经过ADC12进行AD转换，采用单通道连续转换模式，转换后的数据经过10次平均以达到平滑波形以及减小数据量的作用。经过平均后的数据与设定的阈值进行比较，当大于阈值（1638，即1V）时，通过P1.2引脚输出低电平，表示处于不呼吸状态；当小于阈值时，P1.2引脚输出高电平，表示处于呼吸状态。通过这种方式，即可得到呼吸状态的波形，据此可以判断呼吸是否异常，异常则报警。其流程图如4-3和图4-4所示。 图4-3 ADC12采样初始化流程图 N Y N Y 图4-4 ADC12中断函数流程图 4.2.2 实时时钟处理模块 实时时钟（RTC）可应用于多种领域--从钟表到时间标记事件，甚至到产生事件。对于通信工程、电力自动化、工业控制等自动化程度高的领域大多数情况下很多设备都处于无人值守的情况，都希望能把故障发生的时间和相关信息记录下来，以便具体分析。 目前市面上有很多专用RTC器件，这些器件往往灵活性差，系统集成度低。而MSP430F14X系列单片机具有低成本、低电流损耗、使用灵活简单及扩展性好等优点，使之成为专用RTC器件在某些特殊场合的理想替代品。 本系统采用DS1302来实现实时时钟的功能，DS1302是DALLAS公司推出的串行接口实时时钟芯片。它既提供实时时钟，又把关键的数据位存储于RAM。芯片使用简单，外部连线少，在智能化仪表及自动控制领域具有广泛用途。其主要特点是： · 简单的三线串行IO接口； · 2.5～5.5V的电压工作范围（在2.5V工作时耗电小于300nA）； · 与TTL兼容（Vcc=5V）时； · 实时时钟包括秒、分、小时、日、月、星期和年（闰年）等信息； · 31*8静态RAM可供用户使用； · 可选的涓流充电方式； · 工作电源和备份电源双引脚输入； · 备份电源可由大容量电容来替代。 引脚功能表及内部结构图如图4-5所示： 图4-5 DS1302引脚功能表及内部结构图 引脚功能如表4-1所示。 表4-1 DS1302引脚功能表 引脚号 引脚名称 功能 1 Vcc2 主电源 2、3 X1、X2 振荡源，外接32768Hz晶振 4 GND 地线 5 RST 复位片选线 6 IO 串行数据输入输出端(双向) 7 SCLK 串行数据输入端 8 Vcc1 后备电源 操作及控制 （1）复位和时钟控制 向DS1302写入数据时，数据应在时钟下降沿发生变化，上升沿将数据写入DS1302内部移位寄存器。读取DS1302数据时，数据也在时钟下降沿变化，即在下降沿数据从移位寄存器输出，但当CLK时钟为正半周时，IO线为高阻态，所以应在上升沿前读取，否则将读出全为FFH。通过把输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。输入有两种功能：首先，接通控制逻辑，允许地址命令序列送入移位寄存器；其次，提供了终止单字节或多字节数据的传送手段。当为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中置为低电平，则会终止此次数据传送，并且IO引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc≥2.5V之前，必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。 （2）DS1302的控制字节 DS1302的控制字如表4-2所示。控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1,如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；位5至位1指示操作单元的地址；最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。 表4-2 DS1302控制字表 1 EMBED Equation.DSMT4 A4 A3 A2 A1 A0 数据输入输出（IO）在控制指令字输入后的下一个SCLK的时钟的上升沿时数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0开始到高位7。 （3）DS1302的寄存器 DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表4-3。 表4-3 DS1302日历、时间寄存器及其控制字表 寄存器名 命令字 取值范围 各位内容 写操作 读操作 7 6 5 4 3 2 1 0 秒寄存器 80H 81H 00-59 CH 10SEC SEC 分钟寄存器 82H 83H 00-59 0 10MIN MIN 小时寄存器 84H 85H 01-12或00-23 1224 0 10AP HR HR 日期寄存器 86H 87H 01-28，29，30，31 0 0 10DATE DATE 月份寄存器 88H 89H 01-12 0 0 0 10M MONTH 周日寄存器 8AH 8BH 01-07 0 0 0 0 0 DAY 年份寄存器 8CH 8DH 00-99 10 YEAR YEAR 表中12或24小时的方式选择位，当为1时，选择12小时。有AP那位是上午和下午的选择位，当为1是表示为下午。CH是暂停位，当CH=1时，时钟振荡停止，器件被置入低功率备份方式，其电源电流小于100nA，当CH=0时，时钟启动。 片内2个控制用的寄存器各位定义如表4-4所示： 表4-4 控制用的寄存器各位定义 寄存器的名称 寄存器地址 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 写保护寄存器 07H WP 0 0 0 0 0 0 0 慢速充电寄存器 08H TCS TCS TCS TCS TCS TCS TCS TCS 表中WP是写保护位。在对时钟或RAM进行写操作前WP必须为0，否则不可写入，在读操作时总是读出0。当WP=1时，可防止对任何寄存器进行写操作。 此外，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写，除充电寄存器外的所有寄存器内容。 DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0H～FDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。 （4）数据输入输出 在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位至高位7，数据读写时序见图4-6。 图4-6 数据读写时序 如果命令字节中的寻址位A0—A4均为1，可以把时钟日历或RAM存储器规定为多字节方式。当命令字节为FFH或FEH，可以对片内31字节RAM进行读写操作；当命令字节为BFH或BEH时，可对8个时钟日历寄存器进行读写操作，在时钟日历寄存器中的地址9-31或RAM存储器中的地址31均不能使用。在多字节方式中读或写都是从地址0的第0位开始。 当以多字节方式写时钟日历寄存器时，必须按传送是次序写满8个寄存器；但是，当以多字节方式写RAM时，根据发送的要求，数据不必写入所有31字节。不管是否写入全部31字节，所写的字节都将传入送至RAM。另外，应注意在写操作时，CLK的每一个时钟上升沿，IO引线将为高阻态，数据必须在CLK上升沿前读取。 时钟芯片DS1302的三根数据线SDA,SCLK,RST与单片机MSP430F149的P2.5~P2.7相连接。通过读取DS1302的内部寄存器的时间来然后通过液晶屏来显示实时时钟。首先应该设置好芯片的初始时间，一旦设定后就可以不用每次都去修改芯片内部的实时时间，单片机每次只需要从其寄存器中读出数据即可。其软件程序流程图如图4-7所示。 N Y N Y 图4-7 DS1302流程图 读取DS1302数据如图4-8所示： 图4-8 读取DS1302数据 4.2.3 数据处理模块 当呼吸波形的上升沿或者下降沿到来时，定时器TB产生中断，通过TB来计算出呼吸波形的低电平持续时间。具体如下，当呼吸波形的下降沿到来时，通过TB的捕获功能捕获到这一下降沿，继而清零计数值time，将TB的捕获触发方式改为上升沿捕获模式，启动定时器计算低电平持续的时间time,每隔1秒判断time是否大于10，当time大于10时，启动报警程序。当TB再次捕获到上升沿之后，清零计数值time，同时将捕获方式改为下降沿捕获，其流程图如图4-9、4-10所示。 图4-9 TB捕获初始化流程图 N Y Y N N Y 图4-10 TB捕获模式中断函数流程图 4.2.4 液晶显示模块 液晶显示模块采用LCD1602, 其操作控制表如表4-5所示： 表4-5 LCD1602操作控制表 操作 读状态 写指令 读数据 写数据 输入 RS=0，RW=1，E=1 RS=0，RW=0，D0~7=指令码，E=H脉冲 RS=1，RW=1，E=1 RS=1，RW=0， D0~D7=数据，E=H脉冲 1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。 因为1602识别的是ASCII码，试验可以用ASCII码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如‘A’。 1602的16进制ASCII码表如表4-6所示： 表4-6 1602的16进制ASCII码表 读的时候，先读左边那列，再读上面那行，如：感叹号“！”的ASCII为0x21，字母B的ASCII为0x42（前面加0x表示十六进制）。 1602的指令集为：1602通过D0~D7的8位数据端传输数据和指令。 显示模式设置：(初始化) 0011 1000 [0x38]设置16×2显示，5×7点阵，8位数据接口； 显示开关及光标设置：(初始化) 0000 1DCB D显示(1有效)、C光标显示(1有效)、B光标闪烁(1有效) 0000 01NS N=1(读或写一个字符后地址指针加1 光标加1)， N=0(读或写一个字符后地址指针减1 光标减1)， S=1 且 N=1 (当写一个字符后，整屏显示左移) S=0 当写一个字符后，整屏显示不移动 数据指针设置：数据首地址为80H，所以数据地址为80H+地址码(0-27H，40-67H) 其他设置：01H(显示清屏，数据指针=0，所有显示=0)；02H(显示回车，数据指针=0)。 液晶显示模块LCD1602的数据线D0~D7与单片机MSP430F149的P5口相连，其控制线RW、RS、EN与单片机的P3.0~P3.2通过驱动电路相连，由于单片机输出的高电平只有2.2V左右，而液晶显示模块的控制电压是在5V左右，则需要经过放大才能进行控制。系统的放大采用三极管共集电极放大模式。 Y N 图4-11 液晶屏初始化流程图 N Y 图4-12 显示字符流程图 N Y 图4-13 读取DS1302实时数据流程图 液晶读取DS1302数据显示如图4-14所示： 图4-14 液晶读取DS1302数据 4.2.5 报警处理模块 当呼吸暂停时间超过10S后，系统则要发出报警信号，本系统的报警方式采用蜂鸣器报警。通过P1.6端口输出5KHz频率的方波驱动蜂鸣器工作。其流程图如图4-15所示。 图4-15 5KHz频率发生流程图 4.3 本章小结 本章在讨论了软件模块化设计的方法和MSP430单片机开发环境的基础上，介绍了睡眠呼吸暂停报警监护仪中各部分软件的原理，阐述了主程序、采样呼吸信号模块、实时时钟模块、液晶屏显示模块和报警处理模块的程序流程。在IAR Embedded Workbench运用C语言对各个模块进行软件编程时，可以不像用汇编那样对单片机的每个寄存器都必须很清楚的了解，C语言编程提供了一个很方便的编程环境。在采样呼吸信号模块中，最主要的就是选择采样模式的问题，MSP430单片机提供了四种采样模式，分别为：单通道单次采样、单通道多次采样、多通道单次采样和多通道多次采样，系统中采用的是单通道多次采样的方法。在实时时钟处理模块中，由于采用的是时钟芯片，所以对该芯片的控制字和读写时序要很好的把握，还有就是各个寄存器的内容以及地址要正确的读写，这样才能达到预期的效果。在数据处理模块中，主要的就是呼吸是否暂停的判断，系统中采用的是通过计算呼吸状态中低电平的持续时间来达到这一要求。在计算低电平的程序中，通过定时1S程序来实现计数值的累加，一旦计数值超过所设定的阈值以后，则表示有呼吸暂停发生，继而进行报警处理。在液晶显示模块中，采用的是LCD1602液晶显示模块，在这一环节中，也是要注意该模块的控制字和读写时序的问题，搞清楚它的显示原理以及显示时所要写入的地址信息、数据信息以及对各控制引脚的操作等等。 第5章 系统测试 5.1 系统硬件测试 对己完成的各硬件功能模块进行尽可能详尽的静态检查，即详细分析各功能模块的电路图，以排除其中因疏忽而引入的错误。硬件设计初步完成之后，即进入了硬件测试阶段，且此过程应贯穿于整个嵌入式系统开发的各个阶段。 系统硬件测试主要包括：检测电路板的各个芯片的管脚是否焊接无误；是否有短路、虚焊等现象；各个过孔的尺寸是否符合实际要求；各个模块是否能够正常工作等。 经检查，硬件电路基本上没问题，能够得到所需要的呼吸信号波形，得到的波形如图5-1所示。 图5-1 呼吸信号波形 但是系统电路也存在一定的问题： （1）焊接技术不是很好，导致焊点不是很好看。而且板子的布局也没安排好，导致各部分感觉很是凌乱。 （2）使用了太多的飞线，没有将连接线很好的布置，而是直接用插针将其连接，这样可能会影响系统的稳定，导致其他一些问题。 5.2 系统软件测试 受测试者在身体放松状态下，取静坐、站立、平卧任一姿势，将导管放在鼻腔处，自然呼吸，即可在示波器上看到呼吸时的波形。图5-2为用MF52作为温度传感器得到的经过单片机处理的数字输出波形。 图5-2 经过变换后的呼吸信号波形 从波形可以很好的看出受测者的呼吸状况，说明本系统能够方便准确的人体的呼吸信息。 在液晶显示模块上，也能达到预期所要求的情况，如图5-3所示 图5-3 系统液晶显示 结 论 本文通过对呼吸信号的检测、提取以及处理的步骤，实现了对睡眠呼吸暂停监测报警的功能。以呼吸信号为研究对象，主要完成了系统硬件电路的设计、软件程序的编写。睡眠呼吸暂停报警监护仪的主要功能是实时监控人的呼吸状况，当有呼吸暂停发生时则发出报警信号并且显示出系统的实时时间以及发生呼吸暂停的时间。 睡眠呼吸暂停报警监护仪系统的硬件设计是以TI公司的MSP430F149单片机为核心，外围单元主要包括:电源单元、信号采集与预处理单元、报警单元、液晶显示单元等。系统通过温度传感器采集呼吸信号，并把采集到的信号放大滤波后输入单片机进行处理，在液晶屏上显示实时时间，如果出现异常则进行声音报警。 睡眠呼吸暂停监视仪系统的软件是在IAR Embedded Workbench环境下开发，由主程序、中断服务子程序和其它子程序组成。主程序主要负责与各个中断服务程序进行交互；中断服务子程序主要包括ADC12中断子程序、定时器B中断子程序；其它子程序包括系统各部分的初始化、液晶显示、时钟芯片等。 通过实验结果分析，睡眠呼吸暂停报警监护仪可以准确的检测出受测者的呼吸状况，实现实时时钟的显示以及记录呼吸暂停的时间。如果有呼吸暂停发生时能够发出报警信号。由于时间仓促，课题虽然完成了大部分功能的实现，但一些功能还需要在今后的进一步开发研制工作中进一步优化和改进。 致 谢 首先要感谢我的毕业设计指导老师何俊和黎恒老师，在毕业设计期间，何老师和黎老师给了我莫大的关心、帮助和教诲，为我提供了良好的学习以及实践机会，指导我不断学习、进步。本文从选题，方案设计到具体的实施，两位老师给了我有益的启迪和悉心的指导。提出了很多有益的意见和建议。作为我首次实践练手机会的毕业设计工作期间，老师严谨的治学态度、谦逊的品德、渊博的知识和丰富的实践经验都使我受益匪浅，使我对自己将来的奋斗目标以及工作态度都有了很大的影响。谨在此，向两位老师及家人致以诚挚的感谢和敬意。同时还有要感谢一直在我身边支持我鼓励我的同学们，谢谢你们的支持和帮助! 参考文献 [1] 中华医学会呼吸病学分会睡眠呼吸疾病学组.阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征诊治指南(草案)[J].中华内科杂志,2003,42(8):594~597 [2] 齐志勇，张治平，呼和牧仁等.多导睡眠仪(PSG)在阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(OSAHS)中的临床应用价值[J].当代医学,2007,(6):6~8 [3] 徐盛普，臧淑琴.呼吸暂停检测方法的进展[J].国外医学生物医学分册，1994,(17) :10~12 [4] 吴光升.+5V电源短路保护报警电路的设计与制作[J].电子制作,2006,(03):20~23 [5] 杨玉星.生物医学传感器与检测技术[M].北京:化学工业出版社,2005 [6] 吴海锋，许锋，陈建华等.热释电式睡眠呼吸暂停监测[J].红外技术,2004,26(01):31~33 [7] 郝连旺，宋涛.呼吸信号检测方法的研究[J].微纳电子技术,2007,(78):12~16 [8] 曹茂永，王霞，孙农亮.仪用放大器AD620及其应用[J].电测与仪表,2000,37(418):49~52 [9] 胡大可.MSP430系列FLASH型超低功耗16位单片机[M].北京:航空航天大学出版社,2001 [10] 刘宝华.一种新的阻抗式呼吸检测系统的设计[J].生物医学工程学杂志,2003,20(03): 527~530 [11] 徐圣普，边自朋，赵金城等一种检测呼吸暂停阻塞部位方法的研究[J].生物医学工程研究,2004,23(02):111~113 [12] 沈建华,杨艳琴,翟晓曙等.MSP430系列16位超低功耗单片机实践与系统设计[M].北京:清华大学出版社,2005 [13] 金鑫，张庆稼.简易睡眠呼吸暂停监测仪的研究[J].医疗设备信息,2002,(5):24~26 [14] 李文炜,MSP430系列C语言环境下的软件设计实用技巧[J].化工自动化及仪表,2004,31(06):36~38 [15] Texas Instruments.MSP430X14X Family User Guide.2006 [16] IEEE Standardll49.4-1999[S].IEEE Standard for a Mixed Signal Test Bus.l999 [17] Leanderson S，LagunaP.Estimation of the respiratory frequency using spatial information in the VCG[J]..Medical Engineering &Physics,2003,25:501~507 [18] Andrew K. Ng, Student Member, IEEE, and T.S. Koh.A High-Fidelity Acquisition System for Snore Signals:Design and Implementation[J].Instrumentation and Measurement Technology Conference.IMTC 2007 Warsaw, Poland, May 1-3, 2007 [19] K.M. Chang, M. S. Shihl, T. H. Lan, L. W. Hang.Bluetooth Based Wireless Sleep Remote Monitoring System[J].6th International Special Topic Conference on ITAB, 2007, Tokyo 附录1 睡眠呼吸暂停报警监护仪电路原理图 附录2 睡眠呼吸暂停报警监护仪实物照片 附录3 主要程序清单 #include "msp430x14x.( void ) { Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; int_clk(); disptemp[2]=0x3a; ":"对应的编码 disptemp[5]=0x3a; Reset_DS1302(); Set_DS1302(wdata); Get_DS1302(rdata); _NOP(); 在此处设置断点，观察rdata是否与wdata一致 *****测试连续读写时间寄存器***** BurstWrite1302(bwdata); BurstRead1302(brdata); _NOP(); 在此处设置断点，观察brdata是否与bwdata一致 *****测试连续读写RAM***** BurstWriteRAM(rwdata); BurstReadRAM(rrdata); _NOP(); 在此处设置断点，观察rrdata是否与rwdata一致 LcdReset(); 初始化液晶 DispNchar(0,0,5,tishi); 读取时间转换数值显示 while(1) { BurstRead1302(rdata); disptemp[6] = shuzi[(rdata[0]&0xf0)>>4]; disptemp[7] = shuzi[rdata[0]&0x0f]; disptemp[3] = shuzi[(rdata[1]&0xf0)>>4]; disptemp[4] = shuzi[rdata[1]&0x0f]; disptemp[0] = shuzi[(rdata[2]&0xf0)>>4]; disptemp[1] = shuzi[rdata[2]&0x0f]; DispNchar(0,6,8,disptemp); delay(50000); int_cap(); int_timer2(); } } 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 指导教师签名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　 　 　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 指导教师评阅书 指导教师评价： 一、撰写（设计）过程 1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 指导教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 评阅教师评阅书 评阅教师评价： 一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 评阅教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 教研室（或答辩小组）及教学系意见 教研室（或答辩小组）评价： 一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 教研室主任（或答辩小组组长）： （签名） 年 月 日 教学系意见： 系主任： （签名） 年 月 日 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者（本人签名）： 年 月 日 学位论文出版授权书 本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”)，愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。 论文密级： □公开 □保密（___年__月至__年__月）(保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 作者签名：_______ 导师签名：_______ _______年_____月_____日 _______年_____月_____日 独 创 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。   作者签名: 二〇一〇年九月二十日   毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定）   作者签名: 二〇一〇年九月二十日 致 谢 时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。 首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。 首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。 其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。 另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。 最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。 四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。 回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。 学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。 在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。 最后，我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。 本科生毕业设计（论文）规范化要求 第一部分 学生应遵守以下规范要求 一、毕业设计论文说明 1. 毕业设计论文独立装订成册，内容包括： （1） 封面（题目、学生姓名、指导教师姓名等） （2） 中、外文内容摘要 （3） 正文目录（含页码） （4） 正文（开始计算页码） （5） 致谢 （6） 参考文献 （7） 附录 2. 中、外文内容摘要包括：课题来源，主要设计，实验方法，本人主要完成的成果。要求不少于400汉字，并译成外文。 3. 毕业设计论文页数为45页-50页。 4. 纸张要求：毕业设计说明书（论文报告）应用标准B5纸单面打字成文。 5. 文字要求：文字通顺，语言流畅，无错别字。 6. 图纸要求：毕业设计图纸应使用计算机绘制。图纸尺寸标注应符合国家标准。图纸应按“规范”叠好。 7. 曲线图表要求：所有曲线、图表、流程图、程序框图、示意图等不得徒手画，必须按国家规定标准或工程要求绘制。 8. 参考文献、资料要求：参考文献总数论文类不少于10篇、，应有外文参考文献。文献应列出序号、作者、文章题目、期刊名、年份、出版社、出版时间等。 二、外文翻译 1. 完成不少于2万印刷符的外文翻译。译文不少于5千汉字。 2. 译文内容必须与题目（或专业内容）有关，由指导教师在下达任务书时指定。 3. 译文应于毕业设计中期2月底前完成，交指导教师批改。 4. 将原文同译文统一印成B5纸规格装订成册，原文在前，译文在后。 三、形式审查 5月15日前，将毕业设计论文上交指导教师，审查不合格者，不能参加答辩。 四、准备答辩 答辩前三天，学生要将全部材料（包括光盘、论文）统一交指导教师。 关于毕业论文格式的要求 为方便统一、规范论文格式，现将学院的相关要求做如下强调、补充： 1. 基本要求 纸型： B5纸（或16开），单面打印； 页边距： 上2.54cm，下2.54cm，左2.5cm，右2.5cm； 页眉：1.5cm，页脚1.75cm，左侧装订 正文字体：汉字和标点符号用“宋体”，英文和数字用“Times New Roman”，字号小四； 图号1-1，指第1章第1个图 在图的前部要有文字说明（如图1-1所示） 表号3-5，指第3章第5个表 在表的前部要有文字说明（如表3-5所示） 图、表的标注字体大小是五号宋体 行距： 固定值20； 页码： 居中、小五、底部。 2. 封面格式 封皮： 大连理工大学城市学院（二号、黑体、居中） 本科生毕业设计（论文）（二号、黑体、居中） 学 院：（四号、黑体、居中、下划线：电子与自动化学院） 专 业：（四号、黑体、居中、下划线、专业名字之间无空格） 学 生：（四号、黑体、居中、下划线，名字是2个字的中间空1个字、3个或3个以上字的中间无空格） 指导教师：（四号、黑体、居中、下划线，名字是2个字的中间空1个字、3个或3个以上字的中间无空格，两位指导教师的中间用顿号“、”） 完成日期：（四号、黑体、居中、下划线，如：2009年5月25日） （注意：5个下划线两端也是对齐的，单倍行距） 内 封：大连理工大学城市学院本科生毕业设计（论文）（四号、黑体） 题目 （二号、黑体、居中）； 总计 毕业设计（论文） 页（五号、宋体） 表格 表（五号、宋体） 插图 幅 （五号、宋体） （注意：页数正常不少于40页，优秀论文原则上不少于45页） 3. 中外文摘要 中文摘要：标题“摘 要” （三号、黑体、居中、中间空1个字） 正文（不少于400字） 关键词 （五号、黑体）：3-5个主题词（五号），中间用分号“；”隔开。 外文摘要 （另起一页）：标题“Abstract” （三号、黑体、居中） 正文 （必须用第三人称） 关键词： Key words（五号、黑体）：3-5个主题词（五号）与中文关键词对应，中间用分号“；”隔开。 4. 目录 标题 “目录”（三号、黑体、居中）； 章标题（四号、黑体、居左）； 节标题（小四、宋体）； 页码 （小四、宋体）； 二、三级目录分别缩近1和2个字； 四级目录不在“目录”中体现，在正文中也不是单独一行，可以黑体（没有句号），然后空2个字接正文； 注意：正文中每章开头要另起一页； “目录”下方中间的页码和摘要一样统一用罗马字，顺接摘要的。 摘要 目录加页眉 5. 论文正文 页眉： 论文题目（居中、小五、黑体）； 章标题（三号、黑体、居中）； 节标题（四号、黑体、居左）； 正文 程序用“Times New Roman”，字号小四； 6. 参考文献 标题：“参考文献”（小四、黑体、居中） 参考文献的著录，按文稿中引用顺序排列，并注意在文内相应位置用上标标注，如：……的函数。 示例如下：（字体为五号、宋体） 期刊类：[序号]作者1，作者2，……作者n。文章名。期刊名（版本），出版年，卷次（期次）。页次 图书类：[序号]作者1，作者2，……作者n。书名。版本。出版地：出版者，出版年。页次 会议论文集：[序号]作者1，作者2，……作者n。论文集名。出版地：出版者，出版年。页次 网上资料：[序号]作者1，作者2，……作者n。文章名。网址。发表时间 7. 其它 量和单位的使用：必须符合国家标准规定，不得使用已废弃的单位（如高斯(G和Gg)、亩、克分子浓度（M）、当量能度（N）等）。量和单位不用中文名称，而用法定符号表示。 图表及公式：插图宽度一般不超过10cm，表名（小四）置上居中，图名（小四）置下居中。标目中物理量的符号用斜体，单位符号用正体，坐标标值线朝里。标值的数字尽量不超过3位数，或小数点以后不多于1个“0”。如用30Km代替30000m，用5µg代替0.005mg等，并与正文一致。图和表的编号从前至后顺序排列，图的编号及说明位于图的下方，居中；表的编号及说明位于表的上方，居中。公式编号加圆括号，居行尾。图表中的字体不应大于正文字体。注意：图表标题中的数字也是“Times New Roman”。 8．论文依次包括：封皮、内封、中文摘要、英文摘要、目录、正文、结论、致谢、参考文献、（附录），不要落项。 9．注意：上面没有说“加粗”的“黑体”，均为“黑体不加粗”。 补充： 1．答辩要求：自述15分钟，回答问题10分钟，自述要求使用PPT 答辩内容: 1）.论文题目 2）.设计内容 3）.设计方案 4）.如何完成设计 工作原理 软件或硬件设计 制作\调试\安装 5）.存在不足,今后努力的方向 6).致谢 3．最后上交学生装订好的论文、光盘、记录表、成绩单 4．光盘里的文件夹命名为：学号_姓名_年级专业班级 文件夹里包括的文件有：论文、ppt、英文翻译 1） 论文的文件名格式：学号_姓名_年级专业班号_题目（论文）_完成日期doc 2） ppt的文件名格式：学号_姓名_年级专业班号_题目（ppt）_完成日期ppt 3) 英文翻译的文件名格式：学号_姓名_年级专业班号_题目（英文翻译）_完成日期doc 例如： 答辩问题5个， 侧重总体思路一个 软件或硬件一个 翻译一个 其他2个 MSP 430 F149 液晶显示 电 源 报 警 信号采集 实时时钟 信号预处理 软件部分 液晶显示 报警处理 采样呼吸信号 实时时钟 处理 数据处理 液晶显示部分 电源部分 MSP430 F149 报警部分 实时时钟输入 信号预处理 开 始 关看门狗 初始化系统时钟源 初始化ADC12 初始化定时器B 初始化时钟芯片 初始化液晶显示 低功耗，等待中断 开 始 设置P6.0为输入呼吸信号输入端口 开启参考电压2.5V，采样保持时间16个ADC12CLK 设置采样模式为单通道重复采样 Ref+=2.5v,通道A0 使能转换中断 使能A/D转换器 开 始 读取A/D采样值 10个数据？ 求取10次采样值的平均data 计数值清零 data<1638? P1.2输出高电平 P1.2输出低电平 开始 复位DS1302 WP=1,使DS1302不具备写保护能力 复位端产生高电平 写1302地址 向该地址写入数据 地址增加2 数据写完？ 复位端产生高电平 写1302地址 读取该地址数据 地址增加2 数据读完？ 显示数据 开 始 设置P4.0为捕获源输入端口 设置为捕获模式，下降沿同步捕获 允许中断 选择ACLK,8分频 设置为增计数，计数值清零 开启中断 清零time 返 回 上升沿到？ 报 警 记录当前时间并显示 time>10s? 求低电平时间time 改为上升沿捕获 TB中断子程序 下降沿到? 开 始 延时15ms 写指令38H 延时5ms 写指令38H 延时5ms 写指令38H 是否忙？ 写指令38H 写指令08H 写指令01H 写指令06H 写指令0CH 开 始 向液晶输入显示字符位置的坐标信息 向液晶输入显示字符位置的坐标信息 向液晶模块写入命令 向液晶显示的当前地址写入显示数据 地址增加 显示完数据？ 返 回 开 始 写指令0xbf 读取DS1302数据 地址增加 是否读完？ 显示读取的数据 开 始 设置P1.6为输出 TACCR0=800,TACCR1=400 TA输出模式为复位/置位模式 选择时钟源为MCLK 返 回 改为下降沿捕获 4 _1234567891.unknown _1234567893.unknown _1234567894.unknown _1234567892.unknown _1234567890.unknown