医疗报告生物医学仪器实验报告

数据采集综合性训练

目录

一、科研训练目的以及内容3

二、科研训练设备3

三、采集系统构成3

四、驱动程序说明5

五、程序框架6

六、代码关键算法说明7

七、实验总结及讨论8

八、专题资料总结11

参考文献17

指导教师：邹远文

材料科学与工程学院

生物医学工程专业

0843015044

王夕雨

一、科研训练目的及内容

1、科研训练目的

数据采集是仪器设计中的关键环节，涉及计算机语言、微机原理、操作系统、数字电路、嵌入式系统、数字信号处理等多门课程的内容；同时要求具备计算机编程、设备器件组装等实际操作能力。通过此项训练，能将多门课程的内容融合，加深学生对课程内容的理解，提升学生实际运用课程知识的能力；

同时为学生进入科研训练和毕业论文阶段，打下工程运用的基础。

2、科研训练内容

1、USB和BIOPAC的AD/DA、数字IO的编程（VC++）和使用

2、练习采集数据存储与管理

3、练习示波器和信号发生器

二、科研训练设备

1、计算机

2、USB数据采集卡和BIOPAC数据采集器

3、示波器和信号发生器

三、采集系统的构成

本次数据采集系统主要是USB数据采集与电脑和示波器数据采集，信号发生器用FG-275/FG-273A。

图1数据采集卡

图2信号发生器

图3示波器

USB数据采集系统的构成如下图1所示。[1]

图4、USB数据采集系统

示波器数据采集系统的构成如图5。泰克TDS3000C系列示波器拥有高达500MHz的带宽，在紧凑的电池供电的设计中提供了经济的性能，这一流行的产品系列现在配有USB主机端口和PC连接软件，同时提供了熟悉的操作和简单的导航功能，您可以用更少的时间学习和重新学习怎样使用示波器，用更多的时间完成手头的任务。[2]

图5、示波器数据采集系统

FG-275/FG-273A函数信号发生器。[3]

FG-273A/-275函数信号发生器规格

方波特性：

对称性：±3%或更小(100Hz时)

上升及下降时间：最大100ns(最大输出)

正弦波特性：

失真：1%或更小(100KHz时)

三角波特性：

线性：1%或更小(100KHz时)

电源要求：100/120/220/240VAC,50/60Hz,约20VA

尺寸：240(宽)×64(高)×190(长)mm

重量：1.8kg

特点：

·扫描/函数/脉冲信号产生

·频率范围0.5Hz-5MHz

·内置5Hz-10MHz频率计

·多种输出波形：正弦波、三角形波、方波、TTL电平方波和CMOS电平方波·对数/线形扫描功能，可同时或独立设定起始频率和中断频率

·频率计数器功能，可独立设置频率范围和门时间

·VCG（外部频率控制终端），可通过外接电压（0~10V）控制输出频率

技术参数：

型号：

FG-273A

FG-275

输出波形：

锯齿波、正弦波，方波，三角波，TTL-电平方波，脉冲波，CMOS-电平，

方波，锯齿波

震荡频率范围：

0.02Hz～2MHz分7档(1,10,100,1K,10K,100K,1M)

0.5Hz-5MHz分7档(1,10,100,1K,10K,100K,1M)

频率精度：

最高±1位

最高±4位（数字显示输出）

四、驱动程序说明

1、批量取得AD数据的驱动程序[4]

当有了hDevice设备句柄后，便可使用InitDeviceAD函数初始化AD部件，关于采样通道、频率等的参数的设置是由这个函数pADPara参数结构体决定的。只需要对pADPara参数结构体的各个成员简单赋值即可实现所有硬件参数和设备状态的初始化，然后这个函数启动AD设备，接着便可用ReadDeviceAD反复读取AD数据以实现连续不间断采样，当需要关闭AD设备时，用ReleaseDeviceAD 便可实现（但设备对象hDevice依然存在）。

2、USB设备管理驱动程序[4]

由于这里的USB设备驱动程序采用面向对象编程，所以使用设备的一切功能，必须首先用CreateDevice函数创建一个设备对象句柄hDevice,有了这个句柄，就相当于拥有了对该设备的控制权。让后将此作为参数传递给其他函数，如InitDeviceAD可以使用hDevice句柄以初始化设备的AD部件并启动AD设备，ReadDeviceAD函数可以用hDevice句柄实现AD数据的采样批量读取，SetDeviceD0，函数可以实现开关量的输出等。最后可以通过ReleaseDevice将hDevice释放掉。

3、USB设备接口驱动程序列表[4]

五、程序框架

USB数据采集卡采集数据A/D程序框架如图6所示。[4]

图6USB数据采集框架

注意：图中较粗的虚线表示对称关系。如红色虚线表示CreateDevice和ReleaseDevece两个函数的关系是：最初执行一次CreateDevice,在结束时就须执行ReleaseDevice。绿色虚线表示InitDeviceAD与ReleaseDeviceAD成对称方式出现。

六、代码关键算法说明

AD采样操作函数的说明：[4]

1、初始化设备对象

函数原型：

VisualC++&C++Builder:

BOOLInitDeviceAD(HANDLEhDevice,PUSB2828_PARA_ADpADPara) VisualBasic:

DeclareFunctionInitDeviceADLib“USN2828”(ByValhDeviceaslong,_ByRe fpADParaasUSB2828_PARA_AD)AsBoolean

Delphi:

FunctionInitDeviceAD(hDevice:Integer;pADPara:PUSB2828_PARA_AD):Bo olean:StdCall;External‘USB2828’Name‘InitDeviceAD’LabView:

功能：它负责初始化设备对象中的AD部件，为设备操作就绪有关工作。

2、批量读取USB设备上的AD数据

函数原型：

VisualC++&C++Builder:

BOOLReedDeviceAD(HANDLEhDevice,

PWORDpADBuffer,

LONGnReadSizeWords,

PLONGnReTSizeWords