数字的信号处理是利用计算机的或专用处理设备如数字的信号处理器

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数字信号处理(Digital Signal Processing)是利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器〔DSP〕和专用集成电路〔ASIC〕等,将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。其目的是对真实世界的连续模拟信号进展测量或滤波, 从信号中提取有用的信息。数字信号处理技术与设备具有模拟信号处理技术与设备所无法比拟的优点，在通信、军事、自动控制、医疗、图像视频处理等领域得到了广泛应用。

今天《数字信号处理》也是国内外众多高校自动化、电子信息类专业学生必修的专业根底课程。由于“数字信号处理〞的概念抽象、理论繁多、与工程实际联系非常严密，在学习该门课程时，常常感到枯燥乏味，对其中的分析方法与根本理论不能很好地掌握理解；因此，如何帮助学生理解与掌握课程中的根本概念、根本原理、根本分析方法；努力提高学生综合应用所学知识解决实际问题的能力，是数字信号处理课程教学中所要解决的关键问题。

本系统以高性能单片机为下位机核心，接合温度传感器、湿度传感器、光强传感器、脉搏传感器和集成蓝牙模块，实现温度、湿度、光强、脉搏信号的时时采集与无线发送功能，然后利用LABVIEW图形化编程开发环境设计上位机程序，从而实现PC机和下位机之间的通信和数据处理。系统总体结构框图如图1：

按键触发LED状态显示模拟脉搏信号A/D转换模拟湿度信号数字湿度信号数字脉搏信号选择开关单片机控制数字信号模拟光照信号数字光照信号蓝牙无线发射模块2.4G无线信号数字温度信号控制指令计算机系统LABVIEW 开发环境LABVIEW数据处理程序LABVIEW串口接口LABVIEWVISA虚拟串口蓝牙无线接收模块2.4G无线信号图1 系统总体结构示意图

利用本系统对环境温度、湿度、光强和人体脉搏信号进展现时时采集,对采集的脉搏信号进展现场处理与分析。从而将一个具体的数字信号检测分析系统清晰、直观、生动的展示出来，帮助学生形象、直观、深入的理解课堂内容，掌握数字信号处理相关概念、理论和方法，提高应用所学知识解决实际问题的能力。

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单片机是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口、中断系统、定时计时器和显示驱动、脉宽调制、A/D转换器等电路集成到一块硅片上构成的计算机系统。1971年Intel公司研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel 4004,经过近半个世纪的开展，单片机的应用已经占据了整个计算机世界的半壁江山，被广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理与过程控制等领域。

蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术。其采用分散式网络频段,采用分复用方案实现全双工通信。蓝牙技术有效地简化了通信设备之间的连接，使数据传输变得更加迅速高效。蓝牙技术被广泛应用于移动、无线耳机、笔记本电脑等众多设备之间无线信息交换系统中。

虚拟仪器〔virtual instrument〕是以通用计算机硬件与操作系统为依托，实现各种仪器功能的技术。LabVIEW〔Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench〕是美国 NI 公司推出的一种图形化语言编程开发环境，它集成了满足 GPIB、VXI、RS-232 和

RS-485 协议的硬件与数据采集卡通讯的全部功能，还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX 等软件标准的库函数，是一个功能强大且灵活的虚拟仪器开发软件,被工业界、学术界和研究实验室所视为一个标准的数据采集和仪器控制工具。

本系统选用STC公司生产的STC12A54C10A单片机作为下位机控制器，应用蓝牙通信技术实现数据的短距离无线传输，利用LABVIEW 2010集成开发环境设计上位机人机交互程序，从而成功的搭建起一个结构简单、性能稳定、功能强大、本钱低廉的数字信号处理课堂教学演示系统。该系统不仅能够演示数字信号处理课程教学当中所涉与的众多理论与方法，而且其自身也开创了一种结构简单、性能稳定、高效、经济的信号采集与分析系统实现的新方案，在帮助同学们学好数字信号处理课程之余，这种系统设计方案对他们也有启发作用和借鉴之处。

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该系统设计工作有两大局部组成，一局部是系统下位机设计，另一局部是系统上位机程序设计。最终目标是：下位机能够按系统设计要求对所有信号进展时时采集并正确的发送，上位机能够正确的接收下位机发出的信号并进展保存、回放、处理、分析与多种图形化显示功能。

下位机设计有硬件电路设计和下位机程序设计两方面的内容。硬件电路设计的主要内容有:硬件电路原理设计、方案论证、用Altium Designer软件完成原理图绘制和硬件电路板〔PCB〕设计；电子元件组装、焊接和调式。最终制作出符合原理设计要求性能的电路板实物。下位机程序设计在Keil uVision3开发环境中进展，主要内容3 / 5

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是用C语言编写单片机内部程序，通过反复的调式、烧写、测试，最终使下位机能够按照系统设计要求的正确的工作。

上位机程序设计在LABVEW开发环境中完成，主要由8个模块组成，上位机程序结构框图如图2所示。

基于蓝牙传输的信号检测与分析系统串口配置信号采集信号保存信号回放信号处理特征检测结果输出帮助信息图2 上位机程序结构

串口配置：利用LABVIEW集成库中的串口配置VI，创建相关的参数变量输入控件并正确连接，优化前面板使界面合理、美观。

信号采集：创建数据采集所需的所有参数的输入控件、控制按键和消息机制以与信号时时显示控件。

信号保存：调用LABVEW集成库中的相关文件操作VI，创建数据文件保存所需的相关控件，实现将数据以文件形式保存的功能。

信号回放：是信号保存的逆过程，通过调用LABVEW集成库中的读文件VI,实现数据文件回放功能。

信号处理：综合利用LABVIEW开发环境中的各种控件与VI,对脉搏信号进展根本的处理。

特征检测：设计算法并用LABVIEW实现算法，提取脉搏信号的根本特征参数。

结果输出：综合所有需要显示的信息，创建相应的显示控件并在程序框图中正确连接，优化、组织、装饰显示界面，能够全面、清晰、正确的显示所有必要信息。

帮助信号：对系统开发的背景、目的、操作方法和须知事项加一简要说明，以帮助使用者正确的使用系统。

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【1】阎石•《数字电子技术根底》•高等教育，2005年

【2】康华光•《模拟电子技术》第五版•高等教育，2006

【3】丛延奇，X诗笺，X英莉•基于MCU实现蓝牙与PC机之间HCI层传输•电子技术应用，2004年第11期，43—44

【4】X金斌，X文元•基于蓝牙技术的无线信号检测系统的实现•《现代电子技术》2006年第6期：107—109

【5】潘琢金，施国君•C8051Fxxx高速soc单片机原理与应用•：航空航天大学•2002

•Test for the functional states of internal organs based on pulse

parameters[J]•Measurement Techniques,1997,Vol•40,No12,pp:48-50

【7】许瑞庆•脉搏检测系统设计与信号处理算法研究•某某：某某工程信息大学硕士学位论文，2009

【8】施云•《数字电路实验与课程设计》•某某工程大学•2001

【9】何荣森，王宏宝，X跃•蓝牙技术与硬件设计•《电子技术》2001，4：12—16

【10】Cohn JN,Finkelstein S,McVeith G,etal•Noninvasive pulse wave

analysis for the eady detection of vascular disease[J]•Hypertension

1995;26(3),503-508

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