基于线阵CCD的高速数据采集和血液流速检测系统

作     者：邵佩 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：田学隆

授予年度：2009年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 08[工学] 0836[工学-生物工程] 

主      题：血液流速 线阵CCD CPLD PIC单片机 Visual Basic 6.0 

摘      要：临床研究表明,血液流变学指标与心血管、动脉、血液等方面的众多疾病有高度相关性,在医学研究和临床诊断中具有重要的参考价值。血液粘度作为血液流变性的重要指标之一,它反映了血液运输供应状况,影响血液在体内的流动性。可以定性的看出,粘度越低,血液流速变化越慢;反之,血液粘度越高,血流速度变化越快。因此通过测量在恒定压力条件下的血液流速的变化对反映血液粘度具有重要意义。 电荷耦合器件(CCD)是一种高性能的半导体光电器件,近年来在天文摄像、消费电子、工业检测等领域得到了广泛的应用。将CCD技术应用于几何测量可以实现高精度、在线动态检测和非接触测量等要求。为此,本课题以TCD1702C作为图像传感器,对离体血液进行速度测量。 本课题研究的重点是基于CPLD和PIC单片机的线阵CCD数据采集系统的硬件电路设计,也包括支持系统运行所需的软件。论文首先介绍了线阵CCD的工作原理,提出了系统的总体设计方案。整个系统分为三个模块。模块一:CCD驱动模块,其核心是一片复杂可编程逻辑器件(CPLD),对CPLD编程产生CCD的驱动脉冲及同步控制信号;模块二:数据采集模块,CCD视频输出信号预处理后,在测量单滴血液在毛细玻璃管中的流速时,由高精度AD转换模块对CCD输出信号进行采样,将输出的模拟信号转换成数字量,使用高速缓存器FIFO对血液覆盖的有效像元信号进行储存,在测量连续血液在毛细玻璃管中的流速时,通过比较电路产生的二值化信号使PIC单片机中的捕捉功能对血液覆盖的有效像元信号进行捕捉;模块三:数据处理与显示模块,将数据送入PIC单片机进行数据处理,得到血液流速,并通过串口通信将包含血液流速信息的数据采集到上位机,本课题用Visual Basic 6.0开发了PC机的软件,设计出程序界面图,以显示血液流速曲线。 在系统硬件电路调试通过的基础上,编写了系统运行所需的软件,并进行了软件仿真,给出了实验分析。