研 究 论 著 一 基于C8051F120f l~ J雷达式生命探测仪后端系统的研制 文 汀 ( 1． 第四军医大学生物 医学工程系 王健琪 荆西京 宋晓英 李 杰 岳 宇 张 扬 刘诚睿 西安市 吕 昊 西安市7 10032 ； 2． 解放军第451医院 710054 ) 摘要 系统的硬／ 软件设计 关键词 C8051F120； 雷达： 生命探测 中图分类号 ： TN957 ； TH772~． 2 Dev e lop m e nt of t he rea r s y st e m of rada r Iife - d et e ct 0 r bas e d on 介绍 了雷达 式生命探测的概念和C805 1F 120单片机 的特点， 详 细阐述 了基于C8051F 120~ 雷达式生命探测仪 后端 该 系统集成度 高、 体积 小、 重量轻 、 易携带， 具有 良好的应用前景。 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1003— 8868 (2006 ) 10— 0003- 02 m ic r0 pr0 ces s 0 r C 8 05 1 F 1 2 0 WEN Ting’， WANG J ian— qi’， J ING Xi-jing’， SONG Xiao— ying ， LI J ie’， YUE Yu’， ZHANG Yang’， LIU Cheng— rui’， LV Hao’ f1． Department of Biomedical E ngineering ， the Four t h Military Medical University， X i an 710032 ， China ； 2 ． The 45 1st Hospital of PLA， Xi an 71 0054， China ) A bstract T his paper introduc es the concept of radar life — detecting and the feature of micr o processor C805 1F 120，and presents the design of t h e hardware & software regarding t h e rear sy stem of radar life — detector． T his system which is highly i ntegrated， small i n v ol ume， l i ght i n wei ght and easy to carry ， has a good pr o spect i n appli cati on． K ey wor ds C 80 5 1F 120 ； radar； l ife— detecting 雷达式 生命探测『 1 l 是指在不接 触人体 的情况下利 用雷达 发射的电磁 波照射人体 ．回波信号被人体生命活动引起 的体 表微动所调制 ，采用一定 的硬 件电路 和软件算法 ，检 测出呼 吸 、 体动等人体 生命参数 。 前期研制的雷达式生命探测仪主要 是基于PC机为中心处理和控制单元 ，这种系统虽然可 以实现 生命探 测的功能 ， 但 由于其体积较大 、 重量较重 ， 不便于携带 。 针对这种探测系统的不足 ，本课题组提出了用液晶显示器取 代原有 的台式显示器 、 用MCU+DSP+A／ D 芯片模式[3, 41 取代P C + A／ D采集卡模式 的方案 。 减小 了系统的体积和重量。 由于数字 信号处理需要在系统 开始工作一定时间后才能进行 ，加上原 系统软件设计上存在不足 ， 导致这种将 DSP置于MCU前系统的 显示输出及刷新屏幕延迟明显 。 无法实时显示 。 本 系统保 留了 液晶显 示器 ， 进一步采用 了MCU+A／ D芯片模式 ． 重新设计 了系 统软件 ， 由MCU执行控制 和信号处理 的任务 ， 实现 了实时处理 和显示输出 。 简化了系统结构 。 1 系统硬件设计 1． 1 系统 框 图 系统主要 由A／ D芯片 、 C8051F120单片机 、 液 晶显示器和键 盘等组成。2块A／ D芯片分别完成2路模拟 信号 (呼吸和体动信 号 ) 到数字信号 的转换 ； C805 1F120单片机完成数字信号 的处 理 以及对后端系统的控制 ：液晶显示器和行列式键盘用作系 统的输出和输入 ． 系统框 图如 图1所示 。 1． 2 A／ D 转换电路 A／ D芯片选用带有 自校正功能的 16位∑ 一 △型A／ D转换芯片 AD77071 3~ 。其 内部 由多路模拟 开关 、 缓 冲器 、 可编程增 益放大 器 (PGA ) 、 ∑ 一 A调制器 、 数字滤波器 、 基 准电压输 入 、 时钟电路 以及 串行接 口组成 ， 工作电压2． 7～ 5． 25V。 本电路主要由2片AD7707组成。 由于外部模拟输入信号的电 压范围为±5V ． 所以选择高电压模拟输入通道AIN3作为模拟信号 作 者简 介 ： 文汀 ， 硕士研 究生 ， 主要从事生 物医学信号 的非接触检测 与 处理方面的研 究； 王健琪 ， 教授 ， 硕士生导师。本课题 由国家 自然科 学基金 军队“十五 ”指令性课题资助 。 输入端。 AD7707的时钟信号由外围有源时钟芯片产生； 复位信号 由外围按键电路产生(该信号 同时接人电源电路和C8051F120复 位端 ) ：两芯片串行通信同步脉冲输入端SCLK同时与C8051F120 的P0． 0端相连 ；两芯片数字信号输入端DIN和数字信号输 出端 DOUT 同时与C8051F120的P0． 1端相连：两芯片逻辑信号输出端／ DRDY 分别与C805 1F 120的P0． 2或PO ． 3端直接相连 ， A／ D转换完成 后， DRDY 输出低电平 ： 两芯片片选端／ CS分别与C8051F120的P04 或P0． 5相连，由C8051F120控制AD7707的选通。P0． 0、 PO． 1、 PO4 、 m 5 需 接 上 拉 电 阻 N +5V 。图2所示为A／ D转换电路。 1． 3 C 8051F 120 单 片机简介 在本系统 中。 选 择美 国Silicon Labo— ratories公 司 生 产 的 种兼容MCS一 5 1内 核 的 C8051F120 单 一图1系统框图 + 5V A JN 3 SCI K PO． 0 ， R E SE T DI N 、 l ， P0 ． 1 D O UT A D 77 07 上 + 5 V C8 0 51 F1 20 ， DR D Y P0． 2 ( P0 ． 3 ) MCL K IN ／ C S PO． 4( PO 5) V 图2～D 转换电路 片机旧 作为整个后端 系统 的核心控制单元。C805 1F 120 内核采 用流水线结构 ， 速度 可达 100MIPS ， 比普通的5 1快40倍 ； 指令与 标 准51系列兼容 ，掌 握开发过程非 常容易 ；片 上集成128kB Flash， 8448B 内 部 RAM ( 256+8kB ) ， 8个 I／ O 口 ， 12 通 道 12 位 医疗卫生装备·2006 年第 27 卷第 10 期 C hine se Med ical E quipm en t J oum a l·2 006 V ol 27 NO 10 u 维普资讯 http://www.cqvip.com
