摘 要：论述了呼吸探测仪显示系统硬件及软件的设计与实现，提出了将嵌入式工控计算机与信号处理机相结合的设计思想。在具体实现上，利用双端口ram，通过pc／104总线交换数据，实现了探测目标信号波形的动态显示，有效的提高了系统的识别能力。
关键词：显示系统；嵌入式工控pc；呼吸探测仪；信号处理机
人体呼吸探测仪显示系统的基本任务是从频域和时域波形中发现目标和测定目标的方位，根据目标对电磁波的反射现象及其变化规律来判别目标的性质（人或是动物等）。在搜索状态截获目标，在跟踪状态监视目标运动规律，实现途径是采用嵌入式工控pc机收集和处理信息，通过pc／104总线与信号处理机进行数据交换，将采样和量化后的离散信号转换为曲线波形显示在液晶显示器上，通过观察动态时域波形和频域波形的变化来确定目标及其性质。
1 显示系统硬件设计与实现
1．1 系统硬件组成
显示系统的硬件由总线接口、嵌入式工控pc、显示器等几大部分组成。经过信号处理机处理后的数据信号存放在双端口ram里，通过pc／104总线送到工控机，最后传送到显示器上显示波形。系统结构如图1所示。
1．2 硬件设计
显示系统采用基于pc／104总线标准的嵌入式工控pc机作为基础硬件平台，工控机采用尺寸相对小的无源母板取代大母板，板上信号用多层地线隔离，均匀分布电容器，以增强其抗电磁干扰能力；增加了pc插槽数目，开发了种类齐全的工业i／o板，给系统提供了较灵活的组合配置能力；体积大大缩小，便于嵌入式安装和维护；采取开放式体系结构的设计，立足于pc／104工业总线标准，使显示系统的升级和维护变得简单、方便。
显示器分辨率为800×600的高亮度彩色液晶显示器。液晶显示器与工控机有良好的兼容性；抗电磁干扰性能好；响应时间不大于20 ms，避免了显示动态画面时出现尾影拖曳的感觉；在cr10的条件下，水平可视角度不小于50°，方便用户操作和观察；降低了整机的体积和重量并达到良好的显示效果。
存储器件采用电子盘代替软、硬盘。电子盘不需要单独供电，体积小，功耗低，具有良好的抗电磁干扰性能和与工控机之间的兼容性，增强了系统数据存
2 显示系统软件设计与实现
2．1 软件总体设计
充分利用硬件资源，以达到良好的软硬件结合；界面设计上，要美观、实用；在操作上，力求简洁、方便；波形显示上，要做到实时动态的显示，减少延迟和频闪现象，更加准确地捕捉目标。
基于以上考虑，显示系统选用了可靠性高、节省存储空间的dos操作系统作为软件平台，dos操作系统反应速度快、系统稳定，与嵌入式工控机模块设计完全兼容，同时，利用dos系统的批处理功能，可以使工控机启动后直接进入显示系统，更加方便了用户。软件界面设计为中文菜单模式，可利用键盘或鼠标对菜单进行选取操作。即使对于不熟练微机操作的用户而言，也能迅速地掌握软件操作方法。编程语言选用c语言，编译环境为turbo c2．0，在图形模式下编程，便于信号波形的显示输出。
显示系统的主要功能有：单独显示频域波形；单独显示时域波形；频域波形和时域波形同时显示。在单独显示频域波形时，可以对波形的局部进行放大，单独显示时域波形时，还可以对波形进行压缩，这样做更便于观察信号波形的细节，提高捕捉目标的准确性。程序流程图如图2所示。
2．2 与信号处理机的接口
在信号处理机中，合成数据器接收dsp的频谱分析和fir滤波器运算结果，人体心跳、呼吸、运动的波形数据通过双端口ram输出到显示系统。
双端口ram系8 k×16，分成高低2个区，由标志flag1控制dsp与双端口ram的操作。若前一周期写ram的低4 k×16区，flag1应为0，此时则允许显示系统通过pc／104总线读高4 k×16区。到本周期需要输出数据时，将flag1置为1，dsp写高4 k×16区而显示系统显示低4 k×16区的数据。为了减少延迟，应在写后立即将flag1的值改变。写双端口ram时，每4 k×16区中又分为2部分，前2 k的数据用于频谱波形显示，而后2 k的数据显示时域波形。
2．3 软件设计中的问题及关键技术
（1）数字信号处理机送入双口ram中的数据为无符号整型数，每一个数据占1 b，其值的范围为0～255。而显示系统将数据读入后，turbo c将数据默认为有符号整型数，其值的范围对应为－127～127，这样画出的波形出现错位现象。为了克服这个问题，在程序中添加如下语句：
（2）在信号波形实时动态显示的过程中，最大限度地减小延迟和频闪现象，是软件设计中的关键。为了达到这个目的，在画线时，不是整条的擦除旧线，然后再画出新线，而是以2个数据点之间为一段，擦一段旧线，画一段新线。
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