考慮到本儀器顯示的信息量比較多，因此利用192×64的圖形點(diǎn)陣液晶塊顯示頻率、位相差、波形種類等相關(guān)信息。從總體上來說，該儀器分為硬件和軟件兩部分，其中硬件包括單片機(jī)控制單元、鍵盤輸入單元、RS232接口單元等7個(gè)單元，軟件包括用VC＋＋6.0編寫的信號數(shù)據(jù)生成軟件和用MSC－51匯編語言編寫的單片機(jī)軟件兩大部分，下面分別從這兩個(gè)部分進(jìn)行敘述。
硬件設(shè)計(jì)硬件分為單片機(jī)控制單元、雙道數(shù)控信號產(chǎn)生單元、鍵盤輸入單元、存儲單元、A／D轉(zhuǎn)換單元、D／A轉(zhuǎn)換單元、液晶顯示單元、RS232接口單元和信號處理單元，每一單元之間通過總線相連接。單片機(jī)單元起著控制和運(yùn)算的核心作用，保證各單元電路相互協(xié)調(diào)工作。各單元之間的具體連接關(guān)系如硬件原理框圖，如圖1所示。單片機(jī)的P0口作為整個(gè)儀器的數(shù)據(jù)總線、P1、P2和P3部分接口作為控制總線；P3.0和P3.1作為與計(jì)算機(jī)接口的串口連接線；P3.2和P3.3分別作為鍵盤輸入中斷和A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷連接口。
單片機(jī)控制單元以內(nèi)部含有8kB快閃程序儲存器單片機(jī)AT89S52為核心組成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，它對其它部分起著控制等作用。在它的控制下，各部分得以完成數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。
雙道數(shù)控信號產(chǎn)生單元主要有兩片數(shù)控信號發(fā)生IC和相應(yīng)接口電路組成。其中數(shù)控信號發(fā)生IC選用的是AD9833［5］，該集成芯片是一種高性能28位數(shù)控頻率和12位數(shù)控位相、能產(chǎn)生高精度的正弦、三角、方波。本儀器選用12MHz時(shí)鐘晶振，其數(shù)控頻率分辨率可達(dá)12M／228約為0.04470，其數(shù)控位相分辨率可達(dá)360度／212約為0.087890度。由此可知其頻率和位相精度均很高。
存儲單元主要由Flash存儲芯片SST39SF04及其相應(yīng)的接口電路組成，該Flash存儲芯片為512kB的存儲空間，主要由于存儲生理信號和用戶自定義的的數(shù)據(jù)，以便形成所需調(diào)用的生理信號等。
A／D轉(zhuǎn)換單元主要由A／D轉(zhuǎn)換芯片、相應(yīng)的可控放大處理電路等組成。通過單片機(jī)控制單元控制8通道的8位A／D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809，將經(jīng)過放大處理的輸入信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將其暫存起來，以供顯示和進(jìn)一步處理。在實(shí)際電路中，利用單片機(jī)的定時(shí)器啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換及通道地址選擇，并將A／D模數(shù)轉(zhuǎn)換的結(jié)束信號作為中斷信號，觸發(fā)單片機(jī)的中斷INT1（P3.3），借助中斷服務(wù)程序?qū)ζ鋽?shù)據(jù)進(jìn)行處理。
D／A轉(zhuǎn)換單元主要由D／A轉(zhuǎn)換芯片、濾波和放大處理電路組成。在單片機(jī)的控制下，通過高性能8位D／A轉(zhuǎn)換芯片AD558將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，通過濾波和可控放大等處理后，輸出所需的生理信號或其它信號。
液晶顯示單元由液晶顯示接口電路和圖形點(diǎn)陣液晶塊MCG19264A4－2組成，在單片機(jī)的控制下，顯示輸出信號種類、頻率和幅度及相關(guān)信息等，使得該儀器更直觀，操作更簡便。
RS232接口單元利用單片機(jī)的P3.0（RXD）和P3.1（TXD）串行通訊口，與電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232組成全雙工串口，實(shí)現(xiàn)與PC計(jì)算機(jī)的串行通訊。顯然，可通過軟件將用戶隨時(shí)定義的信號數(shù)據(jù)從PC計(jì)算機(jī)寫入單片機(jī)的Flash存儲器中，以便滿足用戶需要，產(chǎn)生相應(yīng)的信號波形。因此，該儀器具有良好的開放性。
信號處理單元主要由模擬開關(guān)IC、輸出功率放大IC和功率放大IC電路組成。模擬開關(guān)IC筆者選用的是具有四道的DG201，在單片機(jī)控制單元的作用下選擇所需信號輸出到功率放大。輸出功率放大IC筆者選用了具有高輸出電流的THS6052，并具有自動(dòng)短路和熱保護(hù)功能。
