基于FPGA的全数字眼科超声诊断仪信号处理设计与实现

目的研制基于FPGA(field programming gate array,可编程逻辑门陈列)的全数字眼科超声回波信号处理系统.方法信号处理技术主要采用内插、动态滤波、TGC、包络检波和对数放大.在FPGA中采用以原理图设计为顶层模块.硬件描述语言VHDL作为底层模块的设计方法.结果通过构建实验模型验证了系统各阶段信号处理的有效性.对正常人体眼球和眼眶进行检测,获得了很好的回波信号.结论本设计对眼科高频超声回波信号具有良好的实时处理能力,达到了设计要求,具有良好的应用前景.     

全自动荧光分析仪的集成研制

针对目前国内市场销售的医疗免疫检验设备主要是来自于国外进口、价格十分昂贵等现状,自主研发了一套全自动荧光分析仪系统,详细介绍了其FPGA/DSP运动控制+PC+STM32嵌入式微处理单元一体化的硬件结构设计、基于C#多线程的软件系统、双机制通信设计及其实现;通过精简硬件结构、合理硬件选型以及采用面向对象技术开发控制系统软件,控制系统精度和速度得到显著提高。最后进行了整机测试验证,说明该控制系统在功能、性能和成本上满足了全自动荧光分析仪的需求。     

一种彩色超声多普勒血流速度估算的反正切优化算法

通过对彩色多普勒血流速度自相关算法中反正切运算的分析,针对常用方法的一些不足,描述了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)方法的反正切函数计算的优化方法。该优化算法根据反正切函数本身的对称性,能够极大地减少反正切运算耗费的硬件资源。通过对其进行VHDL语言描述,并经综合器综合实现后,集成于FPGA应用系统上进行实时性验证。验证结果证实该优化算法占用资源少,其运算速度也能够很好地满足彩色多普勒血流计算的需求。     

便携式睡眠呼吸暂停监护系统的设计

目的设计一套可以直接佩戴在患者身上的睡眠呼吸心电监护系统,以便于检测患者是否存在睡眠呼吸暂停症状。方法采用ALTERA公司的FPGA和Nios II 32位软核处理器以及相关的开发工具,应用可编程片上系统(system on a programmable chip,SOPC)的设计方法,将复杂的控制系统集成到单一的FPGA器件上,在Nios II IDE集成开发环境下完成软件开发。系统以嵌入式处理器为核心,通过传感器同步检测患者的呼吸和打鼾的次数,并记录平均每小时出现呼吸暂停的次数和时间。结果可穿戴式的传感器和电极能同时检测患者的呼吸信号、心电信号和心率,并判断呼吸暂停期间心电信号或心率有无异常,情况危急时给予预警。结论经过测试与验证,该系统具有操作简单、轻便低功耗等特点,患者不需住院,直接在居家环境下进行睡眠检测,减少了患者的心理负担,提高了检测的准确度。     

基于USB2.0的医用内窥镜超声探头旋转扫描成像系统

介绍基于USB2．0接口的医用超声内窥镜旋转扫描成像的设计与实现。根据超声成像的特点，本系统采取脉冲回波成像方式，文中介绍了超声波激发、接收电路以及收发隔离电路。针对旋转扫描的特点，设计了基于FPGA的同步控制电路和基于USB2．0接口的数据传输电路。对采集到的原始图像，进行坐标变换，获得了按直角坐标显示的灰度图像。利用连续旋转马达对实际物体扫描成像的实验结果，验证了系统的正确性。     

自动反馈控制给药系统——人体动脉血压自动控制调节

在人体动脉血压调节变量的自动控制系统中，通常有三个组成部分：传感器、控制器和执行器或注射泵。本文中主要关注控制策略，综述了大量的有关血压闭环控制策略，其中包括PID控制和其变体优化控制、自适应控制、规则控制。规则控制也包括模糊控制。在过去控制系统在临床环境测试的数量大幅度增加，主要用在ICU和手术室。虽然在设计临床安全性上控制系统还存在一些问题，但测试结果显示其前景是好的。     

基于二维DCT的医学图象压缩及FPGA实现

本文介绍了一种适用于JPEG医学图象压缩的二维DCT的FPGA设计方案。该设计充分利用了可编程逻辑器件的灵活性以及器件本身所带的硬件资源，如嵌入式乘法器。二维离散余弦变换采用了行列分解的方法，并通过快速算法在很大程度上减少了硬件实现的复杂度，提高了模块的吞吐量，并且具有实时，高精度的优点。     

超短波理疗仪控制系统抗干扰设计

该文针对超短波理疗仪控制系统的电源完整性与信号完整性,进行了电路结构(和机器架构)抗干扰和电磁兼容性设计,使之能够在相对较为恶劣环境下稳定地运行。应用PCB设计中的电磁兼容性设计原理和信号线屏蔽技术,改善了控制系统抗干扰能力,提高系统工作的稳定性。     

功率M模式经颅多普勒超声测量系统的设计

经颅多普勒（TCD）是研究颅内大血管中血流动力学的常用技术,但传统TCD中依然存在着对大脑血管定位困难和对微栓子检测不确定等缺点。为了克服这些弊端,本研究设计了一种功率M模式TCD测量系统。该系统通过FPGA设计、USB固件驱动以及PC数据后处理等模块共同实现。数字电路模块以FPGA为核心进行状态机设计,并采用高速AD采样和双FIFO乒乓工作模式来确保良好的实时性;硬件电路部分和PC之间的数据传输依靠高速USB实现;软件模块结合功率M模式多普勒成像技术、短时傅里叶变换和伪彩色图像处理,对超声波束发射方向上整体深度的血流状态进行监测,方便定位血管深度,并为临床医生提供选通深度的声谱图信息。     

一种自主导航的多功能护理床控制系统设计

该文设计了一种床姿可调节、床体可自主移动的护理床控制系统以满足病人对护理床功能多样化的需求.首先,采用树莓派和Arduino配合作为系统的控制器,结合床姿调节模块、床体移动模块、参数测量模块、无线传输模块等完成了控制系统的硬件部分的设计.其次,通过App Inventor设计了床姿调节APP来控制床姿调节.最后,采用G...     

用于控制短消息发送的实时脑机接口系统

目的：设计一种基于视觉诱发电位的实时脑机接口,用于控制短消息发送。方法：实时脑机接口系统由视觉刺激器、脑电采集电路、FPGA开发板、通讯模块组成。脑机接口界面包括短消息发送的目标选项和内容选项界面,受试者每次实验注视刺激界面中的一个模块,通过检测视觉诱发脑电来确定受试者做出的选择。利用基于FPGA的VGA视觉刺激器为受试者提供视觉刺激,采集脑电信号并在FPGA平台上对其进行在线的实时分析处理。选用小波分解提取视觉诱发电位特征向量,输入BP神经网络进行模式识别,产生脑机接口控制信号,其中,小波分解和BP神经网络两部分由NIOS II实现。脑机接口控制命令用于控制TC35无线模块发送短消息。结果：通过对五名受试者做实验,识别准确率最高可以达到100%,脑机接口系统能有效控制短消息的发送。采用小波滤波、BP神经网络识别的算法优于时域波形匹配识别法。结论：实验表明本文提出的实现脑机接口短消息发送系统的方法具有可行性。     

基于嵌入式的多路肌电信号采集系统的设计

采用直接内存存取(direct memory access,DMA)和双口随机存取存储器(dual-port random access memory,dual-port RAM)相结合的方式设计了基于嵌入式的多路肌电信号采集系统。该系统由现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)控制模数转换器(ADC)器件的采样时序;ARM作为主控器件采用DMA方式的数据采集机制,实现了上下位机的高速通信。本研究给出了数据采集接口设计方案,以及Linux操作系统下的DMA驱动程序和控制指令。实验表明该系统在采集肌电信息的同时对肌电信息进行算法处理并实时传输,明显提升了多路肌电信号采集系统的性能。     

心脏起搏器程控与遥测系统的研究

目的通过搭建一个心脏起搏器程控与遥测的实验平台,研究高效的程控遥测方案。方法系统由计算机显示终端、FPGA开发板、无线传输硬件电路构成。讨论除无线传输硬件电路之外的设计:计算机显示终端主要实现发送程控命令和显示遥测数据;FPGA开发板分别模仿程控仪和心脏起搏器,主要实现程控遥测信息的编码、解码和纠错功能。结论本系统提出了一种脉冲位置调制(PPM)编码方式——多位PPM编码方式,用于产生包含信息的脉冲波。该方法可以提高无线通讯的传输效率,若应用于植入式心脏起搏器,可延长其电池的使用寿命。实际测试结果证实了本方案的可行性。     

基于FPGA的数字X线图像的实时缩放模块

本文介绍了一个自行设计的数字化X射线影像实时处理系统中实现图像实时缩放的子系统.重点分析了缩放涉及的插值算法,设计并实现了基于FPGA的三次插值的模块,系统最终实现了对高显示分辨率和帧率下的X线图像的实时缩放.     

基于SoC的医用内窥镜高清视频显示系统

目的 开发一种基于SoC的医用内窥镜高清视频显示系统,以满足高分辨率和高实时显示的要求.方法 使用CMOS摄像头采集视频数据.使用集成有双核ARM Crotex-A9处理器和FPGA的SoC芯片作为核心,利用SoC的HPS搭建嵌入式系统实现人机交互,利用FPGA实现视频数据的处理和缓存.使用ARM AMBA AXI总线桥接宽带系统连接HPS和FPGA,以实现缓存的视频数据经编码后在显示屏上的实时显示.结果 搭建了一个基于SoC的高清视频显示系统,实现了高清视频数据采集、处理及实时显示、视频冻结等功能.结论 结果表明该方案有效可行,并具有可定制性、可多次开发、视频显示实时性好等优点.     

骨密度测量系统中数据采集与传输关键技术的研究

目的 本文对超声骨密度测量系统中的高速数据采集和传输关键技术进行了研究,设计了数据采集系统.方法 该系统基于 Nios II软核,以现场可编程门阵列（field programmable gate array,FPGA）芯片EP2C8Q208C8为核心,选择ADC12C105芯片进行模数转换,然后经USB接口芯片CY7C68013A上传至PC机进行分析、存储.最后对CY7C68013A的传输速度进行了测试.结果 实验结果证实本文所设计的系统采样率高,数据传输速度快.结论 该高速数据采集和传输系统是超声骨密度测量系统的研发基础.