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基于DSP的人体皮肤测量仪设计与实现方案[图]

2018年01月18日 07:25 次阅读

皮肤是人体最重要的器官之一。它有许多功能,首先,皮肤把外界和内部器官分离开,起着人体第一道屏障的作用。皮肤通过厚厚的角质层阻挡住外部细菌、灰尘等的侵入,保证人体内有一个安全的环境。其次,皮肤还是一个重要的分泌、排泄组织。皮肤内有很多的汗腺,通过汗腺进行汗液分泌和皮脂排泄。皮肤还有体温调节作用,可以说皮肤与人体的健康有着密不可分的联系。医学界发现通过对皮肤的一些生理指标的检测可了解人体的健康状况。通过对皮肤生理参数的检测从而准确地掌握人体机能的变化是当今医学界面临的一个重大难题。

本文介绍了一种基于DSP的人体皮肤测量仪的设计方案。

1 总体设计方案

整个测量系统是由温度采集、湿度采集、酸碱度采集、I2C总线、DSP、Flash、USB接口以及PC机中的应用程序等部分组成。系统总体框图如图1所示。

基于DSP的人体皮肤测量仪实现方案[图]

整个测量系统的工作原理:利用先进的人体皮肤传感器分别采集人体皮肤的温度、湿度以及酸碱度3个指标,经过相应的控制器处理后通过I2C总线将数据送到DSP中进行滤波等处理,处理后的数据再通过USB口送入PC机中的应用程序,在应用程序中对数据进行处理、显示以及曲线图的描绘,以判断人体的健康状况。

2 硬件系统设计

2.1 TMS320VC5402与指标采集模块的通信

系统设计中TMS320VC5402作为主控制器,与每个指标采集部分通过I2C总线进行通信。I2C总线是由Philips公司开发的一种总线系统,它完成8位并行口到I2C总线协议的转换,使一些没有I2C接口的控制器可以直接接到I2C总线上进行通信。在系统中,TMS320VC5402设置为主机模式,每个指标采集部分设置为从机模式。这样,便于增加其他的指标采集模块,可直接“挂”在I2C总线上,如图2所示。

基于DSP的人体皮肤测量仪实现方案[图]

2.2 湿度采集模块

考虑到测量人体皮肤的特殊要求。本测量仪采用高分子膜湿敏电容传感器。高分子膜湿敏电容传感器体积小、线性好,但信号较小,0.2 P/%Rh,电容信号容易受到分布电容的影响,且电容信号没有电阻、电压信号那样好处理,因此在设计电路时,将高分子膜湿敏电容和预处理电路装在一小块印刷电路板上,预处理电路先将电容信号转化为脉冲信号,然后通过引线送到采集器进一步处理,这样就能克服引线电容对传感器的影响。湿度采集模块结构框图如图3(a)所示。

基于DSP的人体皮肤测量仪实现方案[图]

2.3 温度采集模块

整个温度采集模块可以分为5部分:传感器AD590、运算放大器LM324、A/D转换器TLC1549、AT89S52以及电源。单片机将采集的模拟温度信号经过放大后送给TLC1549进行模数转换,再通过2051从I2C总线送至DSP进行处理。温度采集模块结构框图如图3(b)所示。

2.4 酸碱度采集模块

皮肤酸碱度的采集采用先进的皮肤型电极传感器。它能直接将皮肤的酸碱度转化为电压形式输出。单片机将采集处理完的数据通过I2C总线送入DSP处理器。酸碱度采集模块结构框图如图3(c)所示。

2.5 DSP与USB之间的通信

CY7C68013是Cypress Semiconductor公司推出的集成有USB2.0协议的微处理器,又称为EZ-USBFX2(简称:FX2)。该器件是数据采集处理系统与计算机进行数据交流的桥梁。FX2内部集成有USB2.0收发器、SIE(串行接口引擎)、增强的8051微控制器、8.5 KB的RAM、4 KB的FIFO存储器以及可编程的外围接口等。FX2的这种独创性结构可使数据传输率达到56 MB/s,即USB2.0允许的最大带宽。FX2与TMS320VC33的接口电路如图4所示。
 

基于DSP的人体皮肤测量仪实现方案[图]

2.6 DSP与单片机之间的通信

AT89S52和TMS320VC5402各自独立工作,其信息和数据交换通过共享的外部存储器实现,它们之间的信号联络通过硬连接和软件判断实现。

外部存储器采用的是CY7C133,它是高速的2K&TImes;l6 bit静态异步双端口RAM,其存储速度为25ns。它有两套独立的地址线、数据线和控制信号线,允许两个控制器件中的数据通过共同连接的存储器来进行通信。该双端口RAM允许两个控制器同时读取任何存储单元(包括同时读同一单元),但不允许同时写或者一读一写统一地址单元。

对于TMS320VC5402,数据存储器CY7C133的对应地址为4000H~47FFH。

对于AT89S52,数据存储器CY7C133的对应地址为2000H~27FFH。

2.7 系统电源

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本文主要介绍了一种基于DSP+FPGA视频图像采集处理系统的设计与实现,DSP-BF561作为主处理...

发表于 2017-12-25 10:39 554次阅读
一种基于DSP+FPGA视频图像采集处理系统的设...

基于DSP+FPGA的实时图像去雾增强系统设计

本文主要介绍了一种基于DSP+FPGA的实时图像去雾增强系统设计,FPGA通常作为一种调度使用,图像...

发表于 2017-12-25 10:24 381次阅读
基于DSP+FPGA的实时图像去雾增强系统设计

基于STM32的实收实发超声波检测系统研究

本文主要是对基于STM32的实收实发超声波检测系统研究与实现,系统由信号调理;数据采样分析;PWM发...

发表于 2017-12-23 15:05 318次阅读
基于STM32的实收实发超声波检测系统研究

直流电机的IR2110驱动控制设计及DSP实现

本文介绍了直流电机的IR2110驱动控制设计及DSP实现,采用功率MOSFET芯片IRF530作为开...

发表于 2017-12-21 13:49 761次阅读
直流电机的IR2110驱动控制设计及DSP实现

DSP技术实现便携式电能质量分析设计方案

随着国家工业规模的扩大和科学技术的发展,电网负荷结构发生了很大的变化,一方面, 非线性 、冲击性和不...

发表于 2017-12-19 09:06 1725次阅读
DSP技术实现便携式电能质量分析设计方案

基于DSP和nRF24L01的无线环境监测系统设...

本文介绍的无线环境监测系统的控制采用TMS320LF2407实现。TMS320LF2407内部资源丰...

发表于 2017-12-15 15:55 356次阅读
基于DSP和nRF24L01的无线环境监测系统设...

一种DSP和nRF24L01的无线环境监测系统的...

本文基于DSP和nRF24L01设计了一种无线环境监测系统。分模块的介绍了检测系统的设计以及系统的软...

发表于 2017-12-15 14:53 190次阅读
一种DSP和nRF24L01的无线环境监测系统的...

基于DSP芯片TMS320LF2407控制的数字...

本文介绍了一种基于DSP芯片TMS320LF2407控制的数字开关电源,比较了开关电源模拟控制和数字...

发表于 2017-12-14 10:20 417次阅读
基于DSP芯片TMS320LF2407控制的数字...

基于DSP+DDS结构的可编程调制器的硬件平台设...

本文提出了一种软件无线电通用信号发生器的设计方案,包括硬件构成和软件算法的实现。该信号发生器为软件无...

发表于 2017-12-13 10:41 122次阅读
基于DSP+DDS结构的可编程调制器的硬件平台设...

快速分析仪器一次测两台手机

针对技术越来越复杂、利润越来越薄的手机市场,测试必须快速、灵活和有效才能保证生产线达到维持利润的批量...

发表于 2017-12-13 05:00 135次阅读
快速分析仪器一次测两台手机

无线视频传输系统的方案设计与结果分析

无线通信技术和视频压缩技术的迅速发展,使得无线视频传输成为人们研究的热点。无线视频传输具有数据量大,...

发表于 2017-12-12 14:08 48次阅读
无线视频传输系统的方案设计与结果分析

C6678的芯片特点及其含有的接口资源详解

随着DSP处理器在现代工业的应用越来越广泛,DSP的功能不仅只有快速运算处理,还需要与其他处理器或者...

发表于 2017-12-12 09:52 1363次阅读
C6678的芯片特点及其含有的接口资源详解

3G手机语音识别的两种方法分析

随着DSP技术的进步,计算能力更强、功耗更低和体积更小的DSP已经出现,使3G手机上植入更精确更复杂...

发表于 2017-12-12 03:50 84次阅读
3G手机语音识别的两种方法分析

针对DSP系统中噪声和EMI问题的解决方案分析

在任何高速数字电路设计中,处理噪声和电磁干扰(EMI)都是一个必然的挑战。处理音视频和通信信号的数字...

发表于 2017-12-11 17:47 87次阅读
针对DSP系统中噪声和EMI问题的解决方案分析

基于DSP/B10S和人脸识别技术的门禁系统设计

在数字化网络化飞速发展的今天,门禁技术也得到了迅猛的发展。生物认证技术由于其具有高可靠性、安全性、方...

发表于 2017-12-11 05:25 61次阅读
基于DSP/B10S和人脸识别技术的门禁系统设计

基于双口RAM的组合导航系统设计与应用

在众多组合导般系统中,INS/GPS组合导航系统更是发展迅速,在军用和民用领域均已获得广泛应用,而且...

发表于 2017-12-11 02:04 103次阅读
基于双口RAM的组合导航系统设计与应用

微功率冲击雷达系统接收信号处理电路模块设计原理解...

微功率冲击雷达是国际上近年来发展起来的一种新型高技术雷达,作为超宽带雷达类型的一种,冲激雷达直接发射...

发表于 2017-12-10 12:05 49次阅读
微功率冲击雷达系统接收信号处理电路模块设计原理解...

基站DSP之战即将打响

TI一直占据着基站DSP市场的主导地位,但这种绝对垄断地位似乎已遭到了挑战,DSP内核授权商Ceva...

发表于 2017-12-10 10:27 33次阅读
基站DSP之战即将打响

DSP数据采集系统在DMA控制器中的应用

任何一种自动控制系统都离不开数据采集装置,它的性能直接影响整体系统的工作性能。数据采集装置向着高速、...

发表于 2017-12-07 13:32 320次阅读
DSP数据采集系统在DMA控制器中的应用

基于FPGA和DSP的喷油器雾化粒径测量系统的设...

针对喷油器雾化粒径测量系统实时数据处理的特点,将FPGA技术与DSP技术相结合,研究一种基于FPGA...

发表于 2017-12-06 17:03 288次阅读
基于FPGA和DSP的喷油器雾化粒径测量系统的设...