基于DSP的阵列式中医脉象检测方法硬件系统研究

摘要

中医学以整体观和平衡观为核心，建立了独具特色的生命理论和诊疗体系。脉诊在中医学中占据着重要的地位，通过诊脉可以了解患者脏腑气血的盛衰，可以探测病因、病位、预测疗效等。长期以来，脉象学的传授和发展受到了严重的影响。究其原因，很大程度上是因为缺乏现代化的脉象信息检测方法。 脉象检测方法研究是中医学的前沿课题。近年来，虽然国内外在研制脉象仪方面已经有了很大的进展，但是现有的脉象检测装置或者信息量不足(单点、单压力)，或者所得信息与中医脉诊理论不直接相关(光电、阻抗容积)，或者信息提取方式有别于传统中医脉诊方法(某些刚性多点脉象检测装置)等，仍然还不能满足脉象信息客观化的要求。脉象检测方法还有待改进。 本研究从仿生学的观点出发，模仿人手指触觉的柔性面接触型多信息传感模式，以尽可能接近传统中医脉诊的方法，提取更为丰富、相关性更强的脉诊信息。并经过信号分析与多信息融合处理，构建为更接近中医脉诊指感描述的动态三维指感脉图，从而建立一种动态三维的新型中医脉像检测方法。 在分析中医脉象信号特点的基础上，设计了中医脉象检测系统硬件电路，构建了基于DSP的固件系统，完成了USB块传输模式下的驱动和上位机应用程序。硬件电路设计中，采用64点面接触柔性阵列式压力传感器采集寸口处桡动脉的脉象信息，经过16位高分辨率高速多通道的模数转换芯片AD7656转换成数字信号，由TMS320F2812 DSP芯片对数字信号进行预处理，经由USB2.0芯片CY7C68013传输给上位机；基于DSP的固件系统部分，实现了采集模式选择，AD芯片的控制，串口通信，与USB2.0芯片进行数据交换以及简单的数字信号滤波等功能；深入研究了USB2.0协议和EZ—USB FX2芯片的功能，基于Cypress公司提供的开发包，分别采用keilC和Visual C++实现了固件驱动程序和上位机驱动程序。基于Visual C++6.0软件平台，编写上位机应用程序实现了脉象信号的初步显示、保存等基本功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章中医脉诊研究的发展

1.1脉学的形成与发展

1.2脉象图形化的尝试

1.3脉搏、脉象、脉象图

1.4脉象研究的意义

1.5脉象仪研究概况

1.6论文研究内容：

1.7论文创新点

第二章脉象检测方法硬件系统

2.1中医脉象信号的特点：

2.2柔性面接触型多信息传感器阵列

2.3脉象检测系统总体方案

2.4系统硬件方案

2.4.1 DSP的选用

2.4.2 AD芯片的选用

2.4.3 USB芯片的选用

2.4.4脉象检测系统的硬件结构

2.5系统固件方案

2.6系统软件驱动方案研究

第三章脉象检测系统硬件电路

3.1 DSP最小系统设计

3.1.1电源电路研究

3.1.2时钟电路设计

3.1.3外部数据存储器扩展

3.1.4串口通讯电路

3.2模拟信号采集部分硬件研究

3.3 USB电路研究

3.3.1 EZ-USB FX2芯片介绍

3.3.2 EZ-USB FX2接口模式选择

3.3.3 EZ-USB FX2芯片电路

第四章脉象检测系统的固件设计

4.1 CCS集成开发环境介绍

4.2系统监控固件研究

4.2.1时钟及看门狗设置

4.2.2串口通讯固件研究

4.2.3 AD转换控制固件研究

4.2.4 TMS320F2812与EZ-USB FX2之间的数据交换

4.3数字滤波固件设计

4.3.1低通滤波器设计的基本原理和方法

4.3.2低通滤波器的编程设计和仿真

第五章USB驱动研究及实验结果

5.1 USB固件驱动研究

5.1.1固件程序框架

5.1.2块传输

5.1.3 EZ-USB FX2固件设计

5.2主机应用程序

5.3实验结果

第六章总结与展望

6.1研究工作总结

6.2后续研究工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文及参加的科研项目

附录：综述 中医脉象客观化进展