[发明专利]一种基于FPGA的脉搏波信号发生器及方法

说明书

技术领域

本发明属于信号发生器技术领域，具体涉及一种基于FPGA的脉搏波信号发生器及方法。

背景技术

如《基于C8051F020单片机的脉搏波信号发生器的设计》论文所述，李洋等人设计了一种脉搏波信号发生器，能够发出代替人体实际脉搏波的信号，将其发送至各类脉搏波信号检测仪器中，以求调试和检查这类仪器的性能指标。但是该项设计中，信号发生器需要与上位机相连，由于需要存储整个波形数据，所以大容量的Flash芯片才能达到要求。发生器只是单纯地将上位机中的已存在的波形数据通过液晶屏和示波器显示出来，添加一些功能模块，这都是在已经获得脉搏波数据的前提下，才能完成的。若没有波形数据，信号发生器也达不到显示波形的目的。

又如专利号为200720103587.1的实用新型专利“数字式脉搏波信号发生器”中，使用单片机作为处理器，产生脉搏波，用作脉搏波仪器检测设备，但是，该专利只能通过与PC机相连，通过USB数据线，将PC中的脉搏波数据下载到EPROM中，通过LCD和示波器显示波形，也只是单纯地做到显示波形的作用，需要已知大量的脉搏波数据才能使设备达到其作用，这样就局限了该数字式脉搏波信号发生器在检测脉搏波仪器时发挥的作用。

此外，有一些信号发生器，只能输出正弦波、方波等简单信号，还有些脉搏波信号发生器，只有在电脑中存储完整的脉搏波数据，才能显示出最后的波形，显然这给我们平时的使用带来很多不便。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于FPGA的脉搏波信号发生器及方法。

本发明的技术方案是：

一种基于FPGA的脉搏波信号发生器，包括触摸屏、LCD显示器、示波器、FPGA、电源、AD转换装置和DA转换装置；

所述电源用于为LCD显示器、触摸屏、AD转换装置和DA转换装置供电；

所述AD转换装置用于将点击触摸屏动作产生的电压值转换为坐标数字值并将该坐标数字值传输至FPGA；

所述DA转换装置用于将FPGA输出的数字波形转换为模拟波形并将该模拟波形传输至示波器；

所述FPGA用于产生脉搏波信号并将其传输至LCD显示器或示波器进行脉搏波波形显示；

所述DA转换装置输入端连接FPGA，DA转换装置输出端连接示波器，AD转换装置输入端连接FPGA，AD转换装置输出端连接触摸屏，LCD显示器连接FPGA，电源连接LCD显示器。

所述FPGA设置有波形选择模块、特征点选取模块、波形拟合模块、噪声叠加及信噪比设定模块、基线漂移模块、触摸屏去抖动模块和血管弹性腔仿真模块；

所述波形选择模块用于提供可选的输出波形类型并选择；

所述特征点选取模块用于对波形选择模块选择的波形进行特征点选取；

所述波形拟合模块用于利用高斯-cosine函数将特征点选取模块选取的特征点拟合成波形；

所述血管弹性腔仿真模块用于将人体主动脉模拟成两个血管弹性腔并仿真出该血管弹性腔内血液流动状态产生波形；

所述噪声叠加及信噪比设定模块用于对波形拟合模块拟合成的波形或血管弹性腔仿真模块产生的波形叠加噪声信号并设定信噪比；

所述基线漂移模块用于对叠加噪声并设定信噪比后的波形加入基线漂移；

所述触摸屏去抖动模块用于去除点击触摸屏引起的抖动干扰。

采用所述的基于FPGA的脉搏波信号发生器的脉搏波信号发生方法，包括如下步骤：

步骤1：点击触摸屏的四个边界点，得到该四个边界点的坐标值并保存，根据四个边界点的坐标值、触摸屏长度和触摸屏宽度得到该任意一点坐标值，完成触摸屏坐标校正；

步骤2：选择波形产生方式并去除由点击触摸屏引起的触摸屏抖动，所述波形产生方式包括波形拟合和血管弹性仿真：若选择波形拟合，则执行步骤3，若选择血管弹性仿真，则执行步骤6；

步骤3：选择输出波形类型并去除由点击触摸屏引起的触摸屏抖动，所述输出波形类型包括I型滑脉、II型滑脉、I型弦脉、II型弦脉和III型弦脉；

步骤4：根据选择的输出波形类型，选取特征点并去除由点击触摸屏引起的触摸屏抖动；

所述的在选择的输出波形上选取特征点，是根据所选择的波形，在每个周期中，选取幅值最大的点、斜率值最大的点、初始点、结束点、拐点和驻点作为特征点。