USB技术以及医疗设备

1、智能仪表课程大作业题目：USB技术以及医疗设备 班级：姓名：学号：指导教师：开课时间: 2015 至 2016 学年第 1 学期 摘要USB接口技术又名通用串行总线技术，随着通用串行总线(USB)技术的发展，USB接口优越的传输特性和USB设备的易用性极大地促进了USB技术在各种外设中的应用，通用串行总线(USB)具有成本低,使用方便,支持热插拔,传输速率高,功耗低等优点,已被广泛应用于实际生活中的各个领域，具有十分重要的作用。通用串行总线(USB)技术在智能仪器仪表中已经得到了广泛的运用。目前，智能仪器仪表的接口设计是整个设计过程中的重要组成部分。目前,在智能仪器仪表中常用接口主要有RS-

2、232、RS- 485、I2C等的串行接口和 LPT等并行接口。这些接口方式普遍存在传输速度低和占用系统资源多等较多的缺陷。智能仪器仪表配备 USB接口最简单的方法是采用基于 Window s的计算机,即使用带有标准 USB接口的嵌入式系统主板。但采用这种方案的产品体积大、成本高,智能仪表用户无法接受,因此,更多的时候需要智能仪表的开发者自行设计系统的 USB接口。不断提高的数据传输速度以及稳定性、 易用性等方面的要求都是 RS- 232等传统通信接口所不能满足的,因此USB接口在智能仪器仪表中已逐渐取代老式接口。结果表明该方案在智能仪表USB接口设计中具有实现简单、传输速度快、成本低等优点。

3、本文通过分析了USB接口的特点,提出了在智能仪器仪表接口设计中使用USB接口的一种方案，并结合实际生活中的一个实例来介绍关于USB接口技术在智能仪器仪表中的运用应用。 ABSTRACT Also known as universal serial bus USB interface technology, with the development of universal serial bus (USB) technology, the transmission properties of the USB interface is superior and the USB device usa

4、bility greatly promote the application of USB technology in a variety of peripherals, universal serial bus (USB) with low cost, easy to use, support hot plug, high transmission rate, low power consumption advantages, has been widely applied to various fields in the real life, has the very vital role

5、. Universal serial bus (USB) technology in the intelligent instrument has been widely used. At present, intelligent instrument interface design is an important part of the whole design process. At present, the commonly used in intelligent instrument interface RS - 232, RS - 485 serial interface, I2C

6、, etc and LPT parallel interface, etc. Way of these interfaces are widespread transmission speed is low and occupies system resources more and more defects. Intelligent instrument equipped with USB interface based on the simplest method is to use Window s computer, using embedded system motherboard

7、with standard USB interface. But the product of this scheme large volume, high cost, intelligent instrument users cannot accept, therefore, it needs to be more intelligent instrument designed by the developer of the USB interface of the system. To improve data transmission speed and meet the require

8、ments of the stability, ease of use is the tradition such as RS - 232 communication interface can't meet, so the USB interface in the intelligent instrument has gradually replaced the old interface. Results show that the proposed scheme in smart meters in the design of USB interface with a simpl

9、e implementation, fast transmission speed, low cost advantages. In this paper, through the analysis of the characteristics of the USB interface, put forward the use of USB interface in intelligent instrument interface design of a solution, and combining the actual life of an instance to introduce ab

10、out the USB interface technology in the application of intelligent instrument and meter applications. 全屏阅读 关闭全屏阅读 目录一、实验目的1二、实验条件1三、实验设计原理与任务3（1）实际应用：动态心电监护仪3（2）通过单片机控制电路3四、实验设计步骤4五、实验结果及总结4（1）仿真结果4（2）实验过程中出现的问题及解决办法5六 总结和致谢6七参考文献7题目：USB技术以及医疗设备一、实验目的（1）为了更好的了解实际生活中我们所学到的知识的应用（2）丰富的计算机外设以及消费类电子设备与计算

11、机连接的实现,就扩展了 PC机的应用空间,同时外设的日益丰富也给用户造成了连接上的困难。随着PC机的应用领域的不断扩展和需求的增加,使人们越来越关注外设与PC的易连接性,于是, USB技术就应运而生了。帮助我们对通用串行总线(USB)技术的有一个更深更全面的了解。（3）由于现在计算机外设扩展的需要,各种系统的宝贵资源如IRQ、1/0端口等显得比较紧缺,如果能够在仪表中实现USB接口,那么系统在现场数据采集中的方便性是不言而喻的,只需要找到相应的USB接口把仪表连上去,进行一些简单的软件配置或者根本不需要进行配置,比如一些标准的HID(人机接口设备)类的设备。从产品的用户的群角度来说,他们是随着

12、带有简单易用外设的PC发展潮流一起成长起来的,而产品的易用性也是他们考虑的一个重要方面。同时对于非计算机领域的技术人员他们没有必要为配置一个新添加的外设而浪费太多的时间,USB的方便性可以让他们专心于自己领域里要解决的技术问题。这就更需要本次研究的成果（4）科研和生产的发展，使测试技术及仪器仪表日新月异。发展飞速，就设计思想来说，仪器仪表走过模拟、数字、智能、虚拟和网络的道路；就组织的规模来说，已经从单个测试仪器发展为自动测试系统，测试技术跟着计算机走已是不争的事实。但是，仪器仪表要想和计算机有机结合有两个核心问题，第一个是仪器仪表中不可缺少的硬件问题，这也是需要注意的地方，第二个是与通用计算

13、机的接口问题，前者是不同水平的数据采集器和信号发生器，后者则是不同类型的计算机接口。这些都决定了我们要发展USB接口技术二、实验条件（1）不同接口传输速率对比 在 USB1.1 规范中，有全速和低速两种传输速率，全速方式的传输速率为12Mb/s，低速方式的传输速率为1.5Mb/s。正如大家所知道的那样，像键盘鼠标、游戏手柄这样的设备，只要低速方式就可以满足他们的要求了；而ZIP、扫描仪以及打印机等设备就需要用到全速方式。因此，USB总线接口与其它类型的接口相比，其优越性就体现在这里，它的传输速度符合各种类型的外设。表中比较了常用的几种计算机接口的速度，从这张表中可以清楚地了解到他们的差异。不同

14、接口传输速率对比表0 （2）采用USB芯片PDIUSBD12设计仪表的硬件接口电路以及仪表端的单片机接口程序的设计,文中我们重点描述了USB接口模块的设计,介绍了USB接口器件PDIUSBD12在仪表通用接口设计中应用,我们采用了Csl的语言,设计了单片机接口程序和实现USB功能的大部分程序,其中主要是硬件相关层的函数、设备接口层的函数、中断服务函数和协议层的标准设备请求以及主程序的函数等;（3）一个设备的逻辑结构组成包括总线接口逻辑设备功能部件。设备用于向主机提供一些额外的功能。设备提供的功能是多种多样的,但面向主机的接口却是一致的。所以,对于所有这些设备。为了帮助主机辨认及确定设备,这些设

15、备本身需要提供用于确。在某一些方面的信息,所有设备都是一样的而另一些方面的信息,由于这些设备具体的功能决定。信息的具体格式是不一定的,由设备所处的设备级决定。（4）USB系统由USB主机(hest)、集线器(HUB)、连接电缆、USB外设组成,其连接方式如图。三、实验设计原理与任务（1）实际应用：动态心电监护仪由于人体皮肤的阻抗很大，在人体与电极与体表接触电阻一般高达几兆欧，用酒精、生理盐水对皮肤预处理，皮肤阻抗仍有10K左右。同时，人体上还存在着较大共模电压，病人的自由活动，会使基线大幅度漂移。所有这些都要求前置放大电路的具有高输入阻抗、适当的增益和较高的共模抑制比。 在前置放大电路部分采用

16、了标准的仪用放大器电路。为了提高输入电阻，前面接入设计跟随器，同时也提高的抗干扰能力。该电路的优点是：使用低值电阻可以获得较高的共模抑制比，导致输入阻抗高。电磁场、工频干扰、肌干扰等都对心电信号产生干扰，因而有必要采用滤波电路消除干扰。系统为有效滤除各种干扰和进一步抑制温漂，并且同时采用了有源带通滤波器，系统通频带为 0.140Hz。 AD620低功耗仪用放大器 AD620 仪用放大器具有优秀的交流和直流特性，噪声低，使用方便，经常被应用在数据采集系统、工业加工控制和医用仪器上。 AD620 仪用放大器（2）通过单片机控制电路24 小时便携式动态心电检测仪的主控 MCU 选择了美国ATME公司

17、生产8通道、10 位 ADC 的增强型 RISC 微控制器 ATmega128。ATMEL 公司是世界上著名的高性能、低功耗、非易失性存储器和数字集成电路的一流半导体制造公司。ATMEL公司最令人注目的是它的 EEPROM 电可擦除技术、闪速存储器技术和高可靠性的生产技术。在 CMOS 器件生产领域中，ATMEL 的先进设计水平、优秀的生产工艺及封装技术，一直处在世界的领先地位。这些技术用于单片机生产，使单片机也具有优秀的品质，在结构、性能和功能等方面都有着明显的优势。ATMEL公司的单片机是目前世界上一种独具特色而性能卓越的单片机，它在计算机外部设备、通讯设备、自动化工业控制、宇航设备、仪器

18、仪表和各种消费类产品中都有着广泛的应四、实验设计步骤（1）专为 USB 设计的芯片 这些芯片是为了使用在 USB 的应用设备而特别设计的，而不是在旧的结构上加上 USB 的功能，所以能达到最佳化。此类芯片有两个来源，一个是Cypress semiconductor，另一个是ScanLogic。 （2） 与现有芯片兼容的芯片 有些 USB 控制器的芯片与现有的芯片兼容。这种芯片的优点是开发者已经熟悉现有芯片的结构与指令集，所以开发起来会比较容易。即使不熟悉芯片的结构，但是现有芯片的程序与调试工具，示例程序代码，以及设备等都很容易取得，可以当作开发芯片的参考。 （3） 需要外部微控制器接口的芯片

19、有些 USB控制器只处理 USB通信，而且必须由外部的微处理器来控制。这类的控制器需要两个芯片，而其他种类的 USB 控制器则只需一个芯片。此类芯片包括 National Semiconductor 的USBN9603 和 PHILIPS 的 PDIUSBD12 等。（4）系统板卡与上位机的数据传输部分主要是由USB接口芯片来完成的，而主要的数据采集和数据读取部分主要是由 CPLD、FPGA 和 SRAM 共同来完成的。它们作为一个系统，在CPLD的控制下有机地进行工作。五、实验结果及总结（1）仿真结果：（2）实验过程中出现的问题及解决办法在本次文字的完成过程中，出现一些问题，比如说对一些专业型知