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利用多普勒效应血流测量仪样本
(样本只提供该系统的基本情况介绍,若需要完整的设计和论文,建议您购买本系统,凡是购买本站系统的,本站均根据您的要求,把系统上的开发信息,题目等修改成符合您的要求)
本系统开发工具：单片机/汇编
本设计包含内容：源代码+毕业论文+开题报告+答辩稿
论文大概：
毕 业 设 计
论文题目： 多普勒超声血流测量系统的研制
题目名称：记分抢答器系统的设计
课题内容（包括计划时间安排、完成工作量与水平具体要求）
本课题研究的是记分抢答器系统的设计,该系统主要由抢答电路、计分显示电路、报警电路、倒计时显示电路及单片机与PC机的通信电路等部分组成。
具体时间安排：
1、03-04周 撰写开题报告
2、04-05周
熟悉开发设备,查找参考资料,确定设计方案
3、06-12周 按要求完成开发、设计
4、13-13周
调试、完善设计
5、14-15周 撰写论文及答辩用
6、16-16周 论文答辩
其中：参考文献篇数：
10篇以上（其中,外文文献3篇以上）
论 文 字 数：
10,000字以上
外文翻译：
1篇外文（1000字以上）
学科（专业）负责人意见
签名：
年 月 日
记分抢答器系统的设计
摘
要
随着我国经济和文化事业的发展,在很多竞争场合要求有快速公正的竞争裁决,例如证券、股票交易及各种智力竞赛等。一般抢答器由很多门电路组成,线路复杂,可靠性低,特别是抢答路数增多时,实现起来更加困难。本文介绍了一种利用89C51单片机及外围接口电路实现的抢答系统,具有很强的实用性。本设计功能齐全,可通过LED数码管显示出获得抢答权的编组号,还能显示各组选手的得分情况；能够进行倒计时、发光提示、违例判别和不同分值的加减、不同分值的赋初值等功能；还利用了单片机的串行通信技术进行传输数据,能将各组选手每题抢答而得的分数动态地发送到PC机显示,也能将每题的违例抢答或者正常抢答的组号发送到PC机进行显示,使主持人、选手们、观众们能对各组选手的得分情况一目了然。
每路抢答选手的分机上各设有一个抢答按键和一个得分显示牌,方便选手们进行抢答、了解自己的得分和根据自己的得分情况要求回答不同的分值题目；而在主持人的总台上,设有开始键,加分键,减分键,初值加键,初值减键和30分题键,20分题键,10分题键,还有一个选手编号显示牌,方便主持人在整个抢答过程中进行控制,使整个抢答过程在公证、公平的环境下进行。本设计还将每题的抢答情况送PC机显示,以体现公证,同时也让选手们知道竞争对手的得分情况。
关键词：抢答器；MCS89C51；串行通信
The Design of Game Records that Rob Answer System
Abstract
It demands to have fast and just competition
to award in a lot of competition occasions with the development of
economic and cultural undertakings of our country, such as
securities, stock exchange and various kinds of intelligent tests,
etc. Generally vying for the answering device is made up of much
pieces of circuit, the circuit is complicated, and the dependability
is low, especially while the number of vying for answering is
increasing, it is more difficult to realize. This text introduces a
system of answering, which is made use of MCS89C51 and peripheral
interface, having very strong practicability. Its function is
powerful .It can show the NO.of group which has the right to vie,
also can show the goal of every group. It can carry on count down,
and give out light to get attention. It can show fault differentiate
and different add and subtractg goal and show diferent initial value
of composing group. It transmits date by serial communication
technology. The goal of every group was sent to PC dynamic to show,
and the fault differentiate and different NO. of group that has
right to vie also can be shown, making it clear to host player and
audience.
A rob answer key and a goal card are established on
each road answer contestant's Extension, in order to rob the answer
conveniently, to know goal, to answer questions that have different
goal according to own goal. A start key, a add goal key, a reduce
goal key, a early add value key, a early reduce value key, a 30-cent
key, a 20-cent key, a 10-cent key, and a contestant serial number
card are established on the stage of host, in order to control the
whole process of rob answer and mahe the rob answer process fair and
just. In this design the answers were sent PC for showing, letting
contestants known the rival's goal and showing
justice.
Key words：Vie for the answering
device; MCS89C51; Serial communication
目 录
摘要
Abstract
1 前言
………………………………………………………………………………………1
2 设计的依据
………………………………………………………………………………2
2.1 课题的提出
…………………………………………………………………………2
2.2 设计的目的和内容
…………………………………………………………………2
3 总体方案的确定
………………………………………………………………………3
4 工作过程简介
…………………………………………………………………………5
5 硬件电路
………………………………………………………………………………7
5.1 抢答电路
……………………………………………………………………………7
5.2 计分显示电路
………………………………………………………………………10
5.3 报警电路
……………………………………………………………………………12
5.4 倒计时显示
…………………………………………………………………………12
5.5 其他电路
……………………………………………………………………………14
6 单片机与PC机的通信
…………………………………………………………………15
6.1 AT89C51单片机简介
…………………………………………………………………15
6.2 硬件连接电路
………………………………………………………………………16
6.3 单片机与PC机串口通信软件设计
…………………………………………………17
6.4 PC机与单片机通信软件的设计
……………………………………………………18
6.5 PC机接收显示数据
…………………………………………………………………18
6.6 扩展部分
……………………………………………………………………………20
7 总结
………………………………………………………………………………………21
参考文献
附录
致谢
记分抢答器系统的设计
1 前言
1．1 超声技术的历史和发展
超声是一种声波,在医学领域中超声应用很广。超声成像设备目前广泛应用于临床诊断中,需求量很大。多普勒效应是声学中的一个现象,它是1843年由奥地利科学家多普勒发现的并以此命名,根据声学多普勒效应,当声源和观察者之间有相对运动时,观察者所感受到的声频率将不同于声源所发出的频率。这个因相对运动而产生的频率变化与两物体的相对速度成比。在超声波多普勒流量测量方法中,超声波发射器为一固定声源,随流体一起运动的固体颗粒起了与声源有相对运动的“观察者”的作用,当然它仅仅是把入射到固体颗粒上的超声波反射回接收据。发射声波与接收声波之间的频率差,就是由于流体中固体颗粒运动而产少的声波多普勒频移。由于这个频率差正比于流体流速,所以测量频差可以求得流速．进而可以得到流体的流量。目前以这种多普勒原理为物理基础的多普勒超声技术已在医学诊断中用于测量人体内血流和心脏等器官的运动速度,在医学临床诊断中占有重要地位。
运用多普勒效应测量血流速度已有许多年历史。此间经历了三个重要发展时期。
第一阶段是五六十年代的连续多普勒技术,第二阶段是七十年代的脉冲多普勒技术,连续多普勒和脉冲多普勒通常被称为频谱多普勒技术。八十年代出现了彩色血流图（CFM）技术,把体内血流速度的空间分布用彩色编码实时的显示在屏幕上,直观的给出血流的位置和速度信息,通常称为彩色多普勒技术,这是超声多普勒技术的第三个阶段。
九十年代以来频谱多普勒和彩色多普勒技术都有了很大的发展。如彩色多普勒技术又出现了：多普勒能量图、彩色多普勒能量图、彩色多普勒组织成像、能量运动成像等等。目前我国相关实验室和研究所大力致力于这方面的研究,并将研究的相关成果应用于超声仪器的制造中,超声多普勒血流测试仪就是其中的一个运用。
1．2 超声技术的特点
超声波是振动频率再20000赫兹（Hertz,Hz）以上,人耳停步到的声波,使用超身波制作医学诊断仪器,是由于超声波具有以下的特点
1) 超声波频率高,人耳听不到,减小对环境的可听声污染；
2) 频率高,波长短,有利于减小声学装置；
3) 超声波声束指向性好,能量大,穿透性强；
4) 超声波在人体内部的传播特性与人体组织的特性密切相关,并且容易受到障碍物的反射和散射,有利于提取反映组织生理的病理信息的回声；
5) 医学超声诊断仪器和其他成像设备相比,具有实时性好、无损伤、无痛苦、以及低成本,成像块,诊断及时,可观察运动器官的活动情况等待独特的优点。
1．3
超声诊断仪器分类
当前诊断技术中比较成熟的医用超声一起,按照不同的方式可以分成很多的类型。
根据成像分式分,有A型、M型、B型、D型、C型、F型、T型的等几种类型。其中B型和D型以及二者的结合型是最常用的。A型已经是基本停产,而M型一般作为B型的一项附加功能,C型、F型和T型都比较少见。
根据成像方法的不同,分为静态成像和动态成像或实时成像（real
time
imaging）两种。
根据超声波诊断仪器的工作远离可以分为脉冲回波型、超声多普勒型和透射超声诊断仪。
根据仪器探头的结构分,有线阵式,凸阵式,相控阵式等几种。根据探头扫查的方位,有分为单平面、双平面及多平面探头超声仪等。根据声束扫描方式分,有机械扫描,电子扫描等超声仪。
根据获得图像所采用的颜色分为灰度（黑白）超声仪器和彩色超声仪器。
根据检查的不同部位分,有腹部超声仪,眼科超声仪,腔内超声仪和阴道超声仪等；或者分为通用型、心脏科和小器官/血管等三类。
根据B超的档次分,我国从高到低一次分为A、B、C、D四种。
2 设计的依据
2.1
课题的提出
在现代医学领域中朝声广泛的应用于疾病诊断与治疗、金属探伤、清洗等方面。超声诊断以其对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的准确率高等。因而推广容易优点,受到医务工作者和患者的欢迎。其中最经常使用就是利用超声诊断对人体内流体速度的测定。如今大多数测定流速的方法都是基于多普勒原理,即超声照射到移动着的散射体上（对于血流体,散射体主要是指红血球）,回波超声的频移正比于散射体的移动速度。
目前我国相关实验室和研究所大力致力于超声仪器的制造这方面的研究,超声多普勒血流测试仪就是其中的一个运用。本文设计的多普勒超声血流测量电路,电路简单,成本较低,操作方便,灵敏可靠,具有较高的推广价值。
2.2
设计的目的和内容
目的：设计简单抢答器,功能齐全,连线简单,方便每个单位时常举行竞赛。同时加深对单片机的认识和理解,加强自己的动手能力。
内容：应包括抢答器、超时报警、违例扣分与电子计分、总台显示等部分。抢答系统能完成的工作有：
（1）当抢答开始,选手在规定的时间内按动抢答键时,能立即分辨出抢答者的编号,并进行互锁,然后由译码显示电路显示选手编号。
（2）在规定的时间内若没有选手抢答时,发光二极管发光,提醒主持人注意,准备下一题的抢答。
（3）在总台上设有几个加分键和几个减分键,方便主持人在每一题的抢答过程中,根据题目的难易程度相应给回答问题的选手进行不同分值的加减。
（4）能将各选手的编号和得分送总机显示,使大家能对各选手的得分情况一目了然。
3 总体方案的确定
3．1 超声多普勒系统的理论基础
由于血流速度是变化的,但在很短时间内,如几十分之一秒,其变化是很小的,且超声多普勒的测量非常快,这段时间内可以完成多次采样,因此在分析多普勒信号时可以认为血流中散射目标是作匀速运动的。
同时,在人体血管中流动的血液内存在大量的红细胞,理论研究表明,超声多普勒信号是大量红细胞背向散射形成的,而且多普勒信号分布在发射频率附近的窄带信号,根据理论统计得出血流平均速度与该窄带信号之间的平均频率之间有较为固定的关系,从而可以将对血流速的估计转换为队多普勒信号平均频率的估计。频率分析法对多普勒信号进行分析,得到其平均频率。
若一声源是静止的,接收点运动,这时接收点收到声源发出振动波一个波长的时间变短（或变长）：
(3-1)
式中, 为接受点收到的一个波长所需要的时间, 为接受点收到信号的频率,λ0
为声源发出的波长,C为声速,V为接受点的运动速度,式中的
号视运动方向确定。
一般情况下,速度矢量与收发点连线成θ角,此时
(3-2)
频率偏移（简称频移）为
若声源静止,接受点运动,同理可以算的频率为
。
医学诊断超声中,测量血流流动时发射探头和接受探头通常位于物体的同一侧,这时有
（3-3）
式中,θ1为发射声速与速度矢量V间的夹角,θ2为运动物体反射到接受点的声束与速度实力间的夹角。多普勒频移 。在 且
的情况下,有
（3-4）
可以估算,对于血流及流速香坊的含散射体的流体,其超声多普勒频移主要
分布在音频上。
因此血流的反射信号是一个零均值高斯随机过程。它的功率谱就是血流中散射目标在声速方向上的速度分布。这是多普勒信号功率谱和流速之间的基本关系,也是多普勒着暖的基础。
3．2 系统总体设计框图
根据超声多普勒系统的理论基础,结合实际情况我对本课题的总体设计方案作了如下的设计。
总体设计框图如图3-1所示: