1、毕业设计说明书（论文）中文摘要随着经济的发展，人们越来越关注于自身的健康，如今已不再是仅仅关注肾脾脏等，足底与运动也渐渐引起了人们的关注。现几年足底压力技术已经深入到多个领域，生物力学，体育培训，医学治疗等，所以足底压力测量系统的研究对我们有着非常重要的意义。为了进一步的了解足部与人体运动功能的联系性，以MSP430单片机和LABVIEW为开发平台，设计了足底压力测量系统。单片机软件实现A/D数据转换、I/O口控制多路模拟开关以及与上位机建立全双工串口通讯，同时本文中将给予相应的程序流程图和部分关键代码。LABVIEW界面则主要利用串口向单片机读、写数据，以及多样形式实时显示数据，保存数据，数
2、据回放，数据处理分析等。最后收取实验结果与科学结论作对比来验证系统的可靠性。关键词单片机，足底压力，LABVIEW毕业设计说明书（论文）外文摘要TITLEMULTIPLEPLANTARPRESSUREMEASUREMENTSYSTEMBASEDONMCUSOFTWAREDESIGNABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFECONOMY,PEOPLEMOREANDMOREATTENTIONTOTHEIRHEALTH,ANDNOWISNOLONGERJUSTFOCUSONTHEKIDNEYANDSPLEEN,FOOTANDMOVEMENTGRADUALLYATTRACTEDTHEA
3、TTENTIONOFTHEPEOPLEPLANTARPRESSURETECHNOLOGYHASGONEDEEPINTOMANYFIELDSSEVERALYEARSAGO,BIOMECHANICS,SPORTSTRAINING,MEDICALTREATMENT,SOTHERESEARCHONPLANTARPRESSUREMEASUREMENTSYSTEMISVERYIMPORTANTTOUSINORDERTOFURTHERUNDERSTANDTHECONNECTIONOFTHEFOOTANDBODYMOVEMENTFUNCTION,BASEDONMSP430MICROCONTROLLERANDL
4、ABVIEWASTHEDEVELOPMENTPLATFORM,DESIGNSTHEPLANTARPRESSUREMEASUREMENTSYSTEMSCMSOFTWAREIMPLEMENTATIONOFA/DDATACONVERSION,ANALOGSWITCHCONTROLI/OPORTANDAFULLDUPLEXSERIALCOMMUNICATIONWITHTHEHOSTCOMPUTER,ATTHESAMETIME,THISPAPERWILLGIVETHECORRESPONDINGFLOWCHARTOFTHEPROGRAMANDSOMEKEYCODETHELABVIEWINTERFACEIS
5、THEMAINCHIPSERIALPORTTOUSETOREAD,WRITEDATA,ANDVARIOUSFORMSOFREALTIMEDATADISPLAY,DATASTORAGE,DATAPLAYBACK,DATAPROCESSINGANDANALYSISFINALLY,EXPERIMENTALRESULTSANDSCIENTIFICCONCLUSIONCHARGECOMPAREDTOVERIFYTHERELIABILITYOFTHESYSTEMKEYWORDSPLANTAR,PRESSURE,LABVIEW淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第I页共I页目录1绪论111课题研究的意义112国
6、内外发展现状113目前的研究方法214本文的主要研究内容22系统总体设计321MSP430422多路开关通道选择523A/D数据采集与转换624串口设计113系统软件设计1231模块代码1332LABVIEW界面设计184系统调试及改进2431系统调试方案2432系统测试方案设计及其结果讨论25总结30致谢31参考文献32淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第1页共28页1绪论11课题的研究意义人一天的生活都离不开双脚，所以认识脚，爱护脚成为我们健康生活的重要组成部分。而我们想要做好这一切就必须得切实把握好足底压力分布，人体足底压力分布主要功能是能让人们清晰的了解脚的结构、作用和控制人的身体姿势的
7、情况1，通过做实验、解析足底压力分布情况，可以获取人体在不同形态下的生理、病理力学参数和机能参数2。之所以有时会产生很多种疾病都是过高的足底压力引起的，想要检测出哪里压力过高，足底压力测量是一个非常不错的方法，它不仅可以为疾病的产生提供有效的预防还可以为疾病的治疗提供重要价值,另外还可以通过该手段制造出有益于治疗足底疾病的仪器同时根据数据可以制定高效的康复方案。因此，研究足底压力分布，采集人体在跑步，步行，竞走等时的压力分布参数，同时有利于医生对病人病情的诊断、对疾病发展程度的评估、手术后康复效果的评价、生物力学方面及康复研究方面均有重要意义3。所以，本课题积极设计了足底压力测量系统，采用MS
8、P430和LABVIEW为开发平台，希望在足底压力分布上有一个全新的认识。12国内外的发展现状社会在进步，科学在进步，足底压力的获取方式也不会停止脚步，它已不再是简单的目测，凭着经验来获取，现在采用的是机电一体化和图像显示的方法，甚至都从原来的定性分析发展到了定量分析。其测试技术主要有足印法、足底压力扫描仪、直接形象化技术、压力平板及压力鞋垫等46。随着新一代的换能器、传感器等的产生和发展，足底压力测量渐渐偏向基于压电技术进行，人们擅长熟练的有平板式和鞋垫式压力测量系统。目前国外应用鞋垫式压力测量系统较为多见，国内由于起步较晚应用较多的是压力平板，且多为国外进口产品，价格昂贵，所以我们应该努力
9、奋发，拥有我们自己的足底压力测量设备才是硬道理，在科学飞速发展的今天，这样的要求已经刻不容缓了。同时足底压力分区及测量参数也在进一步细化。按照目前足底区分方法，足底可以分为多达十个区域，较为常见的分区方法是足底分为足跟内、外侧，足弓内、外侧，第一，第二，第三到第五跖骨区，拇趾区，其余足趾区等，较多的足底分区能准确细致地分析足底的受力情况，而且测量参数也越来越多，能更加准确、定量计算出足底总体和局部的受力数据，评估平衡功能等7。足底压力技术有敏感、准确的特性，有广阔的发展前景。可以应用于医学领域协淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第2页共28页助疾病的诊断、治疗以及指导康复训练，提高竞技体育运动成
10、绩、预防运动损伤等8。因其敏感性较强，为个性化制鞋及预防运动损伤等都有重要意义。人的脚的尺寸不同决定了鞋的大小不同，我国现在就是根据实验者脚的大小来生产鞋的，但是从以上影响因素可以看出，性别、年龄、运动速度的不同都会对足底压力分布产生较广的影响，因此对于鞋的制作标准应该更加细化，根据不同人群的足底压力情况进行个性化生产，使鞋具有更加健康、舒适且能预防损伤的作用9。在运动生物力学飞速发展的今天，在很多地方都已经广泛的用到了基于足底压力分析的生物力学研究，我们只有抓住机遇跟随社会、科技发展的脚步，足底压力检测技术才会得到更加广泛的应用，足底压力研究将成为一项重要的、前景广阔的研究课题。然而，我国的
11、足底压力系统测试技术并不成熟，存在很多技术触摸不到的地方，很多数据得到的都不是太精确。所以需要我们广大学生，科研者精心研究。相比其他国家如德国NOVEL公司的EMED和PEDAR鞋垫系统及美国TEKSCSN公司的FSCAN鞋垫式系统是生物力学研究中较为常用的足底压力获取系统。平板式压力系统如美国TEKSCAN公司的FSCAN系统、AMTI压力平板系统比利时FOOTSCAN公司的平板系统，瑞士KISTLER测力台，德国的ZEBRIS测力板等我们要学其精华，争取使我国的技术更上一层楼1013。因此，足底压力测量系统相对于我们人类非常之重要，它的研究和发展具有非常高价值和意义。本课题主要介绍一种以M
12、SP430单片机为核心的足底压力测量系统，采用串口技术将从单片机获取的数据传送给上位机，在上位机上LABVIEW界面实时显示多路足底压力波形图14。单片机软件由C语言编写，主要完成的任务是CD4051的通道选择和切换、A/D数据采集和转换以及单片机与上位机建立的串口通信。LABVIEW开发界面是上位机采取的主要开发软件，它能完成数据显示界面，并且能够以不同的风格对数据进行保存，回放和处理。13目前的研究方法目前世界上足底压力测量已有多种途径，如穿戴式足底压力测试技术，其共由3个部分组成，其一是力传感器，包括内置于鞋垫的传感芯片和置于鞋外的传感电路；其二是数据采集装置；其三是信号显示终端。该技术
13、具有很高的应用价值，尤其在足底疾病后期康复，运动矫正等方面。再如，动态光学式足底测力系统，它是新一代可以精确地测量足部的压力分布，是目前全世界足部医疗专家公认的最简单，有效的方法。但从国内外近些年的研究成果来看，采用瑞士KISTLER测力台，美TEKSCAN公司的淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第3页共28页FSCAN测力鞋垫系统和德国NOVEL公司的EMED测力板系统和PEDAR测力鞋垫系统进行的研究相对较为广泛。14本论文主要研究的内容为了高效，协调的完成测量系统的研究开发，于是将本系统分为硬件和软件两部分，本论文详细的介绍了软件部分的具体设计方案和实现过程。从系统应用软件的开发到最后的调
14、试与测试都做了一一的讲解。本文共分为四部分。第一绪论，主要介绍了系统的前景；第二系统总体设计，主要介绍系统的各个模块；第三系统软件设计，包括430单片机的C语言编程和G语言实现的多功能LABVIEW显示界面；第四系统调试及改进，与本小组成员合作，软硬件联合调试，发现不足，完善系统设计，在得到最精确的结果之下与科学结论作比较，分析结论，使系统更具有可行性；第五总结，总结一学期来所付出的的辛劳和所收获的成果，同时总结工作期间值得保持和改进的地方，为今后的工作做好基础。2系统总体设计系统软件设计分为下位机（MSP430和上位机（LABVIEW开发界面）组成。而其中单片机要完成CD4051开关对通道的
15、控制，A/D数据转换，串口通信。要实现多通道数据采集可以有多种方法，比如通过CD4051于A/D相连，开关通道切换来实现多通道的数据采集，还有一种就是直接A/D来控制通道的选择，本系统选择第一种方法，相应成本较低；LABVIEW界面则是利用上位机与下位机的串口连接来向单片机读、写数据，以及多样形式显示数据，保存数据，实时回放，数据处理，图形显示等。总体如图1所示。淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第4页共28页图1系统框图21MSP430MSP430称之为混合信号处理器，是由于其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片机”解决方案。由于其具
16、有处理能力强、运算速度快、超低功耗、片内资源丰富、方便高效的开发环境等，所以非常适合用来研究足底压力测量系统。MSP430编写界面和下载编译界面分别如图2和图3所示。图2MSP430编写界面MSP430低通滤波低通滤波低通滤波PVDF0电荷放大器PVDF1PVDF2电荷放大器电荷放大器CD4051电压调整PCLABVIEWMAX3232A/D淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第5页共28页图3MSP430下载编译界面22多路开关（CD4051通道选择CD4051是一个单刀八掷开关，3位地址码ABC决定了开关接通哪一通道。INH是禁止端，当“INH”1时，各通道均不接通。VEE是CD4051的另外
17、一个电源端，以作为电平位移时使用，这种多路开关可传输峰峰值达15V的交流信号。例如，若模拟开关的供电电源VDD5V，VSS0V，当VEE5V时，只要对此模拟开关施加05V的数字控制信号，就可控制幅度范围为5V5V的模拟信号。使用十六进制代码就可以对CD4051进行操作了。比如说P10X07，这样CD4051就选择的是7号（二进制111）通道了。CD4051输入状态、接通状态的真值表以及引脚图分别如表1和图4所示。表1CD4051真值表INHCBA输出00000000110010200113010040101501106011171均不接通淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第6页共28页图4CD4
18、051引脚图23A/D数据采集与转换本课题采用A/D数据采集和转换与CD4051结合的方法，先通过选通一条通道来实行对数据的采集。要想实现多通道的数据采集则要控制开关的选取。MSP430单片机中具有一个12位A/D转换模块，高速度,通用性等是其所具有的特点。其特性如下15（1）固定12位转换；（2）固定12位转换；（3）片内参考电压15V也可以选择外部参考电压；（4）可以选择采样周期，并且具有采样保持功能；（5）具有TIMER功能；（6）8个输入输出通道；（7）内部通道VCC，温度检测等；（8）可以自己选择时钟源；（9）可以单独关闭参考电压和ADC内核；（10）具有自动存储结果的转换寄存器。其
19、具体实现需软件配置如下A、ADC12CTL0表示控制寄存器01512118765SHT1SHT0MSC25VREFON43210ADC12ONADC12TOVIEADC12TOVIEENCADC12SC以下是部分寄存器单元说明淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第7页共28页（1）ADC12SC采集/转换控制位在各个条件下的差异。ENC1SHP1ADC12SC由0变为1启动AD转换AD转换完成后ADC12SC自动复位ISSH0SHP0ADC12SC保持高电平时采集ADC12SC复位时启动一次转换ENC1表示转换允许必须使用；ISSH0表示采要输入信号为同相输入推荐使用；想要采样信号SAMPCON来
20、源于采样定时器必须使SHP1表示；若SHP0则表示采样直接由ADC12SC来控制。但是在使用ADC12SC时，需注意以上表格信号的匹配。想使用一条指令来完成ADC12SC与ENC的设置就必须用软件启动一次AD转换，。ADC12CTL0|ADC12SC/启动转换（2）ENC转换允许位0ADC12为初始状态，不具有启动AD转换的功能1只有在该位为高电平时并且首次转换由SAMPCON上升沿启动，才能用软件或外部信号启动转换。同时在不同转换模式，ENC高低电平转换的影响不同ADC12CTL0|ENC/允许转换（3）ADC12TVIE转换时间溢出中断允许位0没发生转换时间溢出1发生转换时间溢出。在发生一
21、次采样请求时原转换还没有完成时，则会发生转换时间溢出。如果允许中断，则会发生中断请求。（4）ADC12OVIE溢出中断允许位0没有发生溢出1发生溢出当ADC12MEMX在发生一次采样请求时原转换还没有完成时则会发生溢出。并且在相应的中断允许下，会发生中断请求。（5）ADC12ONADC12内核控制位0关闭ADC12内核1打开ADC12内核ADC12CTL0ADC12ONMSCSHT0_8（6）REFON参考电压控制位淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第8页共28页0内部参考电压发生器关闭1内部参考电压发生器打开（7）25V内部参考电压的电压值选择位0内部参考电压15V1内部参考电压25V（8）M
22、SC多次采样/转换位有效条件MSC值含义SHP10每次转换需要SHI信号的上升沿触发采集定时器CONSE01仅首次转换同SHI信号上升沿触发采集定时器，而后采样转换在前一次转换完成立即进行（9）SHT1，SHT0采集保持定时器1，采样保持定时器0这是定义了每通道转换结果中的转换时序与采样时钟ADC12CLK的关系。采样周期是ADC12CLK周期的整4倍，则TSAMPLE4XTADC12CLKXNSHT1,SHT0采样保持定时器1，采样保持定时器0的分频因子SHITX012345678910111215N1248162432486496128192256B、ADC12CTL1ADC12控制寄存器
23、115121110987543210CSSTARTADDSHSSHPISSHADC12DIVADC12SSELCONSEQADC12BUSY（1）SHS采样触发输入源选择位0ADC12SC1TIMER_AOUT12TIMER_BOUT03TIMER_BOUT1（2）SHP采样信号SAMPCON选择控制位0SAMPCON源自采样触发输入信号1SAMPCON源自采样定时器，由采样输入信号的上升沿触发采样定时器淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第9页共28页（3）ISSH采样输入信号方向控制位0采样输入信号为同向输入1采样输入信号为反向输入（4）ADC12DIVADC12时钟源分频因子选择位，分频因子
24、为3位二进制数加1（5）ADC12SELADC12内核时钟源选择0ADC12内部时钟源ADC12OSC1ACLK2MCLK3SMCLK（6）CONSEQ转换模式选择位0单通道单次转换模式1序列通道单次转换模式2单通道多次转换模式3序列通道多次转换模式ADC12CTL1SHPCONSEQ_2/单通道重复采样模式（7）ADC12BUSYADC12忙标志位0表示没有活动的操作1表示ADC12正处于采样期间、转换期间或序列转换期间。ADC12BUSY只用于单通道单次转换模式，如果ENC复位，则转换立即停止，转换结果不可靠，需要在使ENC0之前，测试ADC12BUSY位以确定是否为0。在其它转换模式下此
25、位是无效的。C、ADC12MEM0ADC12MEM15转换存储器。这16位寄存器是用来存储AD转换结果，只用其中低12位，高4位在读出时为0。D、ADC12MCTLX转换存储器控制寄存器。ADC12MCTL0INCH_0/参考电压REFAVCC,输入通道选择为A0E、ADC12IFG中断标志寄存器。F、ADC12IE中断使能寄存器。ADC12IE0X01/A0通道开中断ADC12IFG0G、ADC12IV中断向量寄存器。淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第10页共28页24串口设计特殊功能寄存器接受中断控制器位发送中断控制位IFG1接受中断标志URXIFG0发送中断标志URXIFG1IE1接受中
26、断使能URXIE0发送中断使能URXIE1ME1接受允许URXE0发送允许URXE1A、UXCTL控制寄存器76543210PENAPEVSPBSHARLISTENSYNCMMSWRST（1）PENA校验允许位0校验禁止1校验允许（2）PEV奇偶校验位,该位在校验允许时有效0奇校验1偶校验（3）SPB停止位选择决定发送的停止位数,但接收时接收器只检测1位停止位01位停止位12位停止位（4）CHAR字符长度07位18位UCTL0|CHAR/8位字符格式（5）LISTEN反馈选择选择是否发送数据由内部反馈给接收器0无反馈1有反馈,发送信号由内部反馈给接收器（6）SYNCUSART模块的模式选择0U
27、ART模式异步1SPI模式同步（7）SWRST控制位接通电源时该位置位，上电时该位置位,此时USART状态机和运行标志初始化保持在复位状态,直到淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第11页共28页SWRST复位。换句话说只要系统复位后，想要USART重新被允许，只有对SWRST进行复位。而接收和发送允许标志URXE和UTXE不会因SWRST改变而更改。SWRST位会使URXIE、UTXIE、URXIFG、RXWAKE、TXWAKE、RXERR、BRK、PE、OE及FE等复位。在串行口使用设置时，这一位起重要的作用。先在SWRST1时设置，设置完串口后再设置SWRST0，最后根据有无需要设置中断是一
28、次正确的USART模块初始化。UCTL0/初始化USART状态机B、UXTCTL发送控制寄存器76543210未用CKPLSSEL1SSEL0URXSETXWAKE未用TXEPT（1）SSEL1、SSEL0时钟源选择，此两位确定波特率发生器的时钟源0外部时钟UCLKI；1辅助时钟ACLK2子系统时钟SMCLK3子系统时钟SMCLKUTCTL0|SSEL0/串口模块时时钟UCLKACLK（2）URXSE接收触发沿控制位0没有接收触发沿检测1有接收触发沿检测（3）TXEPT发送器空标志，在异步模式与同步模式时是不一样的。0正在传输数据或者发送缓冲器UTXBUF有数据1表示发送移位寄存器和UTXBU
29、F空或者SWRST1C、UXBR0波特率选择寄存器0765432102726252423222120D、UXBR1波特率选择寄存器1765432102152142132122112102928UBR000X03/设置波特率控制寄存器淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第12页共28页UBR100X00/32K/9600341ACLK约为0003H4AHE、UXMCTL波特率调整控制寄存器76543210M7M6M5M4M3M2M1M0若波特率发生器的输入频率BRCLK不是所需波特率的整数倍，带有一小数，则整数部分写UBR寄存器，小数部分由调整寄存器UXMCTL的内容反映。波特率由以下公式计算波特率
30、BRCLK/UBRM7M6M0/8UMCTL00X4A/波特率调整寄存器设置F、URXBUF接收数据缓存G、UTXBUF发送数据缓存3系统软件设计31模块代码311多路开关（CD4051通道选择代码如下P1DIR0XFFFORI0I159NUM90UART0_RXBUF0NUM9CHCHECKCH160ELSENUM9UART0_RXBUF0NUM9CHCHECKCHIFNUM910132LABVIEW界面设计321虚拟软件LABVIEW简介美国国家仪器公司NATIONALINSTRUMENTS，NI于20世纪70年代中期提出了虚拟仪器的概念。虚拟仪器是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户
31、设计定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统，是计算机技术与仪器技术相结合的产物，其基础是计算机系统，核心是软件技术。简而言之，虚拟仪器就是在开放架构的基础上创建用户自定义的测试系统。虚拟仪器大大突破了传统仪器在数据采集、处理、显示、存储等方面的限制，是一个测试和自动化系统的高性能、低成淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第17页共28页本运载平台。LABVIEW是实验室虚拟仪器工作平台LABORATORYVIRTUALINSTRUMENTENGINEERINGWORKBENCH的简称，是NI推出的一种基于图形开发、调试和运行程序的集成化环境，它使用G语言GRAPHICSLA
32、NGUAGE，图形化编程语言实现软件开发。一个基于LABVIEW的系统往往采用层次化结构设计，可由一个或多个虚拟仪器简称VI组成，用户可以把创建的VI程序当作子程序调用，以创建更复杂的程序。LABVIEW还拥有庞大的函数和子程序库以及特定的应用程序库代码，能帮助用户处理复杂的信号和数据，并可生成独立运行的可执行文件。LABVIEW为虚拟仪器设计者提供了一个便捷、轻松的设计环境。利用它，设计者可以像搭积木一样轻松组建一个测量系统和构造自己的仪器面板，而无需进行任何繁琐的计算机代码的编写。LABVIEW具有以下几个优势。（1）采用图形化的编程方法并且具有丰富的图形控件。（2）用户可以同时编写程序和
33、完成编译。（3）能很好利用处理器特别是多处理器的处理能力。（4）通过DLL、CIN节点、ACTIVEX、NET或MATLAB的脚本节点等技术，可以轻松实现LABVIEW与其他编程语言混合编程。（5）能够方便地发布EXE、动态链接库或安装包。（6）与任何接口都能很好的连接使用。（7）具有庞大的函数库用于提供数据分析和信号处理。LABVIEW系统流程如图7所示。淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第18页共28页图7LABVIEW系统流程LABVIEW前面板和开发界面分别见图8和图9所示。正常溢出否是正确错误从串口读数据调零采样频率设定和X轴跨度设定多通道采集模式选择打开所需通道号演示状态设定选择左/
34、右脚选择通道号单通道系统启动结束显示/保存初始零状态量程选择串口编号选择数据源传感器淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第19页共28页图8前面板图9开发界面淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第20页共28页322串口读写数据本系统采用的是VISA串口通信的方法。VISA又叫虚拟仪器软件架构是VXIPLUGPLAY系统联盟最重要的成果之一。该系统的出现使用户在编写完一套仪器控件程序后能在各种硬件接口上工作，还有VISA能与大多数仪器总线连接，包括GPIB、USB、串口、PXI、VXI和以太网。VISA函数选板如图10所示。图10函数选板（1）串口初始化串口的参数配置如图11所示。波特率为9600,1
35、位停止位，8位数据位。淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第21页共28页图11参数配置（2）写操作。通过函数“VISAWRITE”可将LABVIEW界面的数据发送至下位机。如图12所示。图12写操作（3）读操作。通过函数“VISAREAD”可将下位机数据读取。如图13所示。图13读操作当点击“采集数据”时，VISAWRITE将写一个数据到单片机，单片机在接收到指令后，数据经过多路开关，A/D转换后经串口发送至上位机，让后由“VISAREAD”读取数据，然后经数据处理，图形显示等操作最终完成相应的要求。流程如图14所示。淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第22页共28页图14LABVIEW串口流程图
36、以下图15,16分别为8路数据波形，8路数据分离和G语言框图、数据回放G语言实现。图158路数据分离和G语言框图关闭串口等待数据接收数据存储一定长度的数据退出程序否否是是否串口初始化等待数据接收数据通信板块上传一定长度的数据发送指令存储数据发送指令否淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第23页共28页图16数据回放G语言实现4系统调试及改进41系统调试方案系统调试分为三个部分，第一是硬件调试，第二是软件调试，第三是硬件和软件结合调试。为了更准确的得到测量数据，我们将对硬件，软件每个部分一一的检查，在都无误的情况下在实行软硬件联调，最终得到完整的测量系统。（1）硬件调试，首先看开发板焊接的整体情况，
37、是否部分电阻，电容漏接或存在焊接不牢固以及结合开发板原理图检查元器件是否焊接错误。在检查无误的情况下在分布检查各部分的情况，如传感器的灵敏性，柔韧性，耐腐性，导热性以及可操作性，其次是传感器的前置放大电路检查，用万用表和示波器等检查是否能将微弱电荷转换成电压信号并放大。对于滤波，A/D前后数据是否变化都应一一检测。（2）软件调试，通过分块编写代码，立即调试的方法，如8路开关CD4051，编写单通道选择时可以外接15V的电源来检测通道的选择是否正确以及通道切换是否及时准确。而A/D转换，也可以外接信号源检验代码编写是否完整，对于串口编写和发送比较麻烦，可以先以一串字符为信号来发送，在准确无误后在
38、接通开关，A/D转换。对于LABVIEW我们可以选择从简单到复杂的方法来实现，由于刚接触LABVIEW，所以可以从简单的入门开始，先编写一路简单数据的显示，然后分析其可行性，再发展到多路复杂的同时显示界面等功能。（3）软硬件联调，在以往所做过的项目中，这一块是最重要也是最麻烦的事。所以我们必须戒急戒躁，出现问题是软硬件单独检测，尽量不要修改硬件方面，可以淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第24页共28页从软件下手，适当地改写程序，变动数据，这样会比该硬件方便的多。（4）为了得到更精确的实验数据，所以我们会采取多组实验数据来进行对比，同时发现系统的不足并及时的改进，以获取更精确的LABVIEW实时
39、显示。42系统测试方案设计及其结果讨论421方案设计人体解剖学中将人脚分为多个区域正如图17所示，可以把传感器粘贴放在鞋垫上，人穿上鞋或走或跑来测量不同状态下的数据，由于是八路数据，所以只要监测其中的任意八路。数据可以通过串口发送LABVIEW。运动可以分为步行和跑步两种状态，每一组均为静息运动静息运动，并且每一阶段都为5分钟。假设行走频率为1HZ,跑步为2HZ。静吸时要求平静呼吸，每次10分钟。图17足底解剖区域图和传感器分布图422结果讨论首先感到歉意的是本次系统设计没有达到预期的要求。在做完我会做的一切时我认真的反思了这一段时间自己的态度，对本课题的重视程度。想想，并没有百分之百的重视，
40、本系统软件部分只涉及到430和LABVIEW两部分。尽管在大学期间，430和LABVIEW并没有作为必学课程，但是我认为只要花足够的时间还是能克服这样的困难的；其次，之所以没有达到效果，是由于没有与同组硬件同学多交流，导致硬件淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第25页共28页与软件很多地方不协调；最后，也是最严重的是知识薄弱，对430和LABVIEW很多基本的东西都不会，直接导致LABVIEW部分结果失败。但是，总体来说我也是有收获的，至少汗水是撒了，我也对最后结果做了预测，由于在人走路时脚的各个部位受力不同所以产生的图应该不同，但是随着着力点受人体压力的增大而由零增到最大，跑步时的足底压力产生
41、频率大于步行时的频率，其压力的极值也有所不同。在此希望我的付出在今后能给学弟妹们一点点启发。淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第26页共28页总结最初本课题的主要任务是要实现以MSP430单片机和LABVIEW为开发平台，采用PVDF压电薄膜传感器采集足底压力信号，经过转换和数据处理，实现足底压力数据的显示、分析和线图绘制。并验证系统的可行性和可靠性。但是由于多种原因并没有出色的完成所有的任务。在LABVIEW这一块还需要更多的努力，不过感到庆幸的是出色的完成了430部分的要求，再次希望我在本课题上的努力能给学弟妹们一些启发。淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第27页共28页致谢回想起大四下学期这
42、几个月的时间里，酸甜苦辣样样都有，首先，要感谢的是我的导师，是她建议我选择的这个课题，尽管最后完成的不是太好，没有达到她的和我自己的最初要求，但是，我成长了，我充实了，从430单片机到LABVIEW软件开发，没有一样是我在大学上课时学的，然而就这样我凭着老师的教导，自己的努力，一步一步的走向成功。让我知道了自己的不足，自己的优势，以至于更好的走出校门，找到理想的工作。感谢她，让我有如此的高度。其次要感谢的是蒋明，作为我的同学，学友兼女朋友，是她一直陪着我，在我被差一个学分，考驾照，找工作，做毕业设计苦恼时，是她的悉心教导，让我每次心里烦躁的时候都能变得心平气和，尽管在专业上没能给我什么帮助，但
43、是重要的是生活，精神。感谢她让我的生活若此丰富多彩。最后，感谢淮阴工学院培养了我四年，最后让我有这一次机会表现自己，证实自己。淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第28页共28页参考文献1NURSEMA,NBTHEEFFECTOFCHANGESINFOOTSENSATIONONPLANTARPRESSUREANDMUSCLEACTIVITYCLINBIOMECH,2001167197272王兰美人体足底压力分布研究与应用机械制造与自动200534135383王军，徐新智，刘亚平等动态足底压应力测试分析及骨科临床应用医用生物力学,1997,1231701744李建设，王立平足底压力测量技术在生物力学
44、研究中的应用与进展北京体育大学学报,2005,2821911935伍勰健康老年人常数行走的步态分析上海体育学院学报,2002552556梁成军足底压力测量在步态分析及病理足评估中的应用中国组织工程研究与临床康复,2007,1140814981527王立平,李建设足底压力测量技术的发展现状与应用研究浙江体育科学,2004,26140438张伟足底压力分析在足部疾病中的应用中国矫形外壳杂志,1998,532572589王美兰，王健鞋垫式足底压力测量系统中压电式力传感器的设计山东理工大学学报2007,215242710MARCOBENOCCI,LAURAROCCHI,ELISABETTAFARELL
45、A,ETALAWIRELESSSYSTEMFORGAITANDPOSTUREANALYSISBASEDONPRESSUREINSHOESANDINERTIALMEASUREMENTUNITS3RDINTERNATIONALCONFERENCEONPERVASIVECOMPUTINGTECHNOLOGIESFORHEALTHCARE,20091611HTTP/WWWTEKSCANCOM/MEDICAL/SYSTEMFSCAN1HTML12HTTP/WWWMEDILOGICCOM/13BRIGITDEWIT,DIRKDECLEREQ,PETERAERTSBIOMECHANICALANALYSISOFTHESTANCEPHASEDURINGBAREFOOTANDSHODRUNNINGJJOURNALOFBIOMECHANICS,20003326927814杨乐平，李海涛，杨磊LABVIEW程序设计与应用（第2版）北京电子工业出版社，200515MSP43014X系列单片机寄存器手册16JEFFREYTRAVIS，JIMKRINGLABVIEW大学使用教程乔瑞萍,译,北京电子工业出版社,200817袁刚，张木勋，王中琴正常人足底压力分布及其影响因素分析中华物理医学与康复杂志,2004,263156159淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第29页共28页
