基于多频电阻抗测试的肺功能仪数据采集系统的软件开发

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本文主要进行了基于多频电阻抗测试的肺功能仪数据采集系统软件方面的开发。该数据采集系统由上位机设定工作方式,给选定电极按照不同模式施加特定激励信号,通过16路并行数据处理电路进行高精度、快速的数据采集,获得的数据经过ARM解调后传送给上位机进行图像重构。论文主要完成了以下工作:首先,基于电阻抗成像技术和系统的设计要求,阐述了系统的总体设计思路,并分别对串联式、并联式和分布式硬件系统结构进行了描述。通过分析系统性能要求,确定了满足系统要求的硬件结构ARM+FPGA。然后,根据ARM与FPGA的嵌入式开发过程,给出了系统的具体设计思路和工作过程,并根据信号发送处理模块、电极选通模块、信号接收处理模块、时钟和电源模块、主控器和通信模块共五个模块具体的性能要求,选择了满足系统性能要求的主要器件。其次,设计了带通滤波器和电压控制电流源两个信号前处理电路,基于Multisim和搭建的实验电路对电路性能进行了仿真和实验验证,结果表明,所设计电路能够满足系统性能要求。另外,还介绍并设计了主控器和通信模块电路。最后,论文基于VHDL语言,用FPGA设计实现了正弦波恒流源模块、锁相环模块、可编程时钟模块、数模转换器模块、程控放大器模块、模拟开关模块、数据采集与数据缓存模块和与ARM接口模块。在Quartus II环境下,对上述模块进行了时序仿真,仿真结果验证了所设计模块功能的正确性。
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