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目录引言……………………………………………………………………………11.绪论………………………………………………………………………21.1本课题的研究意义…………………………………………………………21.2本课题的发展现状…………………………………………………………21.2.1电子类肺活量测量仪………………………………………………………21.2.2非电子类肺活量测量仪……………………………………………………21.3本课题的发展趋势…………………………………………………………21.4智能肺活量测量仪研究目的及其可行性……………………………………21.5课题的主要研究工作和各章内容安排………………………………………32.相关技术和基础理论介绍………………………………………………32.1肺活量测量相关概述………………………………………………………32.1.1肺活量……………………………………………………………………32.1.2气压传感器………………………………………………………………32.2通过气压传感器测量肺活量的原理…………………………………………42.3数据采集…………………………………………………………………42.3.1A/D转换器………………………………………………………………42.3.2A/D转换的基本原理………………………………………………………52.4串口通信…………………………………………………………………62.5主要器件功能说明………………………………………………………102.5.1AT89S5单片机…………………………………………………………102.5.2MAX232串行通信芯片…………………………………………………122.5.3AD620…………………………………………………………………122.5.4气体压力传感器ATP015G………………………………………………133.系统设计方案及原理……………………………………………………153.1总体方案………………………………………………………………153.2系统原理………………………………………………………………154.硬件原理与设计…………………………………………………………164.1输入部分电路…………………………………………………………164.2A/D转换部分电路………………………………………………………174.3液晶显示电路…………………………………………………………174.4串口通信部分电路………………………………………………………184.5电源部分电路……………………………………………………………184.6电路布线，调试及故障分析……………………………………………194.6.1PCB设计一般步骤……………………………………………………204.6.2PCB布线工艺要求……………………………………………………214.6.3电路的故障及调试分析………………………………………………225.软件设计…………………………………………………………………235.1下位机程序流程图………………………………………………………235.2A/D转换程序及TLC549工作时序………………………………………245.3上位机显示界面…………………………………………………………256.误差与干扰分析………………………………………………………266.1测量仪器的影响…………………………………………………………266.2测量的随机性……………………………………………………………267.实现功能与结论………………………………………………………268.总结……………………………………………………………………28谢辞…………………………………………………………………………28参考文献……………………………………………………………………29附录…………………………………………………………………………30附录1：系统PCB图………………………………………………………30附录2：系统源程序………………………………………………………31-3-当CS为高时，数据输出(DATAOUT)端处于高阻状态，此时I/OCLOCK不起作用。将CS置低。内部电路在测得CS下降沿后，再等待两个内部时钟上升沿和一个下降沿后，然后确认这一变化，最后自动将前一次转换结果的最高位(D7)位输出到DATAOUT端上。前四个I/OCLOCK周期的下降沿依次移出第2、3、4和第5个位(D6、D5、D4、D3)，片上采样保持电路在第4个I/OCLOCK下降沿开始采样模拟输入。接下来的3个I/OCLOCK周期的下降沿移出第6、7、8(D2、D1、D0)个转换位，最后，片上采样保持电路在第8个I/OCLOCK周期的下降沿将移出第6、7、8(D2、D1、D0)个转换位。保持功能将持续4个内部时钟周期，然后开始进行32个内部时钟周期的A/D转换。第8个I/OCLOCK后，CS必须为高，或I/OCLOCK保持低电平，这种状态需要维持36个内部系统时钟周期以等待保持和转换工作的完成。如果CS为低时I/OCLOCK上出现一个有效干扰脉冲，则微处理器/控制器将与器件的I/O时序失去同步；若CS为高时出现一次有效低电平，则将使引脚重新初始化，从而脱离原转换过程。5.3上位机显示界面-4-保存数据的功能是将所得的数据存如EXCEL表格中，在窗口中将显示测量时个时刻的气体流速波形图。6误差与干扰分析6.1测量仪器的影响气压传感器的标定会有一定的误差，以及通过气压计算流量的误差都会对最终结果造成影响。6.2测量的随机性干扰信号多呈毛刺状，作用时间短且具有随机性。对于一次测量的结果，其受到干扰信号影响的几率比较大，可能造成测量结果具有较大的误差。对于这些干扰所造成的影响，采用多次测量的方法来减小影响。7.实现功能与结论系统所实现的功能如下：1、实现了数据采集以及A/D转换，并由单片机进行处理。2、实现了液晶即时显示所测量的数据。3、实现了下位机与上位机的通信，并将数据存入EXCEL表格中。系统存在的问题：由于未能找出程序中的问题所在，因而未能实现显示最终的气体流量，所显示的数据为各时刻的气体在管中的流速。图7.1-5-图中波形反映了一段测量时间内，各时刻管中气体流速的变化。液晶所显示数据如下：图7.2-6-8总结就目前来说，这个题目的完成有很多中方案，如使用AWM700系列气体流量传感器或者MPX5000系列传感器，这些都能检测气体流量，而气体压力传感器的话也有很多。本文中使用的气体压力传感器ATP015G，这种芯片集成度高，精确度高，且减少了成本。总体而言，该系统通过气体压力传感器采集信号，传递给单片机进行处理，计算出测量时间内的气体流量按PC机要求传输给它。可实现快速、准确测量肺活量并显示、播报数据。该设计方案切实可行，所得的数据也相对准确，具有一定的实用价值和参考价值。-7-