眼压基于ARM嵌入式非接触式眼压测量系统研制站

摘要：近年来，随着生活水平的不断提升，人们的健康维护观念也在不断进步，越来越多的人注重病前检查和预防，而眼压测量是眼科临床检查中最基本的一项，能够有效诊断和预防由病理性高眼压引起的如青光眼这样的重大眼科疾病。目前国内外眼压测量策略主要分接触式测量和非接触式测量：接触式测量即测量头与眼膜直接接触，虽然测量结果比较准确，但需要对病人眼膜进行麻醉，需要有专业的操作才能进行，还容易带来交叉感染；而非接触眼压测量完全避开了上面陈述的测量策略的缺点，实现了病人无痛苦测量，操作方便简单，得到越来越广泛的运用，但由于我国对非接触眼压测量技术的探讨起步较晚，目前还没有一款成熟的、具有自主知识产权的非接触眼压仪，医院里利用的大都是以国外进口的仪器。由此，本论文针对目前国外对非接触眼压测量技术的垄断，以及国内现存技术的不足，研制了一种新型的基于力平衡原理和空气静压技术的非接触式眼压测量系统，在气浮测量模块无摩擦状态下利用传感器非接触地测出眼压值。本论文以气浮式非接触眼压测量装置为基础，根据智能化仪器的要求和特点，对系统的软硬件进行了详细的设计。整个硬件系统以ARM9S3C2440微处理器为核心，包括气浮测量模块、制约模块、触摸屏显示及通讯接口等模块，其中气浮式测量模块用于对CCD摄像头信号、压力传感器信号、角膜反射的光电信号进行采集和测量，制约模块用于实现中心气腔供气压力的调节，触摸屏显示及通讯接口等模块用于实现数据的存储、传输和人机交互等功能。为了提升测量精度，系统中以AD8646为核心构建相应的信号调理电路，对测量的压力信号和光电信号进行放大滤波后，送入S3C2440经ADC将模拟信号转换成数字量，而用于调节电器比例阀输出的D/A转换芯片TLC5615的制约通过SPI同步串行接口实现。软件部分以嵌入式Linux操作系统为核心，以Qt为运用程序的开发框架，实现了测量参数的设置、数据的采集和处理、曲线的绘制、眼膜图像的显示、人机交互和数据文件的管理等。为了检验本论文研制系统的运转情况，首先对各模块进行性能测试和结果浅析，各参数指标均达到设计要求后，再利用研制的系统对人体眼压进行测量，测量结果表明眼压测量的重复性误差≤6.01%，与进口仪器相比眼压测量的绝对误差≤1.3mmHg，虽然还有待改善的地方，但也表明该系统能够快速、方便地检测出人体的眼压值。关键词：眼压论文非接触式论文力平衡原理论文空气静压技术论文

摘要3-4

ABSTRACT4-8

1 绪论8-12

1.1 眼压测量及其实用作用8

1.2 眼压测量技术的进展近况8-10

1.2.1 传统接触式眼压计8-9

1.2.2 新型接触式眼压计9

1.2.3 非接触式眼压计9-10

1.3 新测量技术的提出及主要探讨目的10-11

1.4 本论文主要内容及框架11-12

2 系统工作原理及总体结构12-15

2.1 基本工作原理12-13

2.1.1 Imber-Fick 定律12

2.1.2 气浮测量装置工作原理12-13

2.2 系统总体架构13-15

3 硬件电路系统设计15-29

3.1 硬件电路结构设计15

3.2 气路系统设计15-16

3.3 数据采集模块设计16-22

3.3.1 光电检测16-18

3.3.2 喷气压力检测18-20

3.3.3 A/D 转换电路20-22

3.3.4 摄像头实时监测22

3.4 制约模块设计22-24

3.4.1 电气比例阀制约22-23

3.4.2 D/A 转换电路23-24

3.5 微处理器系统设计24-29

3.5.1 嵌入式微处理器24-26

3.5.2 电源及时钟电路26-27

3.5.3 人机交互模块27

3.5.4 通讯接口模块27-29

4 嵌入式 Linux 软件系统的设计29-55

4.1 嵌入式开发环境的建立29-38

4.1.1 嵌入式系统的特点及系统结构29-30

4.1.2 嵌入式操作系统的选择30-32

4.1.3 Linux 操作系统的移植32-38

4.2 硬件设备驱动程序的开发38-45

4.2.1 Linux 系统的设备管理39

4.2.2 设备驱动程序的结构39-40

4.2.3A/D 采集驱动的开发40-44

4.2.4 D/A 制约驱动的开发44-45

4.3 用户图形界面的设计45-55

4.3.1 Qt 开发平台概述46-47

4.3.2 Qt 在 S3C2440 上的移植47-49

4.3.3 运用程序流程设计49-51

4.3.4 Qt 图形界面设计51-53

4.3.5 采集数据的处理53-55

5 系统调试及结果浅析55-60

5.1 气浮测量装置性能浅析55-56

5.2 压力传感器标定56

5.3 眼压测量及结果浅析56-60

6 总结与展望60-62

致谢62-63