專利名稱：一種超聲軌跡球信號(hào)處理方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軌跡球信號(hào)處理方法及系統(tǒng)，尤其涉及一種運(yùn)用于超聲診斷儀上的軌跡球信號(hào)處理方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，軌跡球在醫(yī)療設(shè)備中大量使用，如超聲診斷儀、多普勒經(jīng)顱儀等；特別是在超聲診斷儀中，軌跡球作為不可或缺的外部設(shè)備，有著及其重要的作用，因此擁有功能穩(wěn)定，信號(hào)處理性能良好的軌跡球是超聲診斷儀進(jìn)行準(zhǔn)確的圖像操作的基礎(chǔ)。而目前，軌跡球信號(hào)處理電路一般包括信號(hào)的產(chǎn)生與信號(hào)的采集兩大部分；現(xiàn)有的軌跡球信號(hào)產(chǎn)生電路使用的是傳感器，直接將信號(hào)輸出；在信號(hào)采集部分使用的是外加的集成芯片的電路。圖I為現(xiàn)有技術(shù)的信號(hào)采集電路原理圖，下面參照圖I說明現(xiàn)有軌跡 球系統(tǒng)電路的工作過程系統(tǒng)開始工作時(shí)，供電模塊13為信號(hào)產(chǎn)生單元11與信號(hào)接收與輸出單元12供電，信號(hào)產(chǎn)生單元11產(chǎn)生四路信號(hào)，即OUTAl路信號(hào)、0UTA2路信號(hào)、OUTBl路信號(hào)及0UTB2路信號(hào)，信號(hào)接收與輸出單元12接收信號(hào)產(chǎn)生單元11的四路信號(hào)，然后由信號(hào)接收與輸出單元12輸出兩路信號(hào)，即DATA路信號(hào)和CLCK路信號(hào)；然后將DATA路信號(hào)和CLCK路信號(hào)連接到上位機(jī)，系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)。該信號(hào)接收與輸出單元12的功能是通過集成芯片完成的；常見的集成芯片的型號(hào)包括TP8452，EC3581及EM78M612等，其電路固定的，故功能也是固定的，一般只是將信號(hào)進(jìn)行采集，然后直接將信號(hào)輸出?，F(xiàn)有技術(shù)的中使用的集成芯片，導(dǎo)致軌跡球功能單一，抗干擾能力也差，而且在電路中，沒有對信號(hào)進(jìn)行處理，這樣會(huì)導(dǎo)致軌跡球運(yùn)行不靈敏。但目前對軌跡球的功能，需求越來越多，這些集成的芯片已經(jīng)滿足不了新的需求；而且使用集成芯片的軌跡球抗干擾能力差，性能不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是構(gòu)建一種超聲軌跡球信號(hào)處理方法及系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種超聲軌跡球信號(hào)處理方法，包括以下步驟系統(tǒng)初始化，對軌跡球的動(dòng)作進(jìn)行檢測，產(chǎn)生兩組四路正弦信號(hào)；將兩組四路正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩組四路方波信號(hào)；當(dāng)將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)后，判斷是否已完全將各路正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，若未完全將各路正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，則返回至信號(hào)轉(zhuǎn)換步驟；若各路正弦信號(hào)已完全轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，則對方波信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行記錄，確定軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向，其中方波信號(hào)的狀態(tài)包括高電平狀態(tài)和低電平狀態(tài)；將軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向信息數(shù)據(jù)輸出至上位機(jī)，并控制光標(biāo)做出相應(yīng)的移動(dòng)。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是當(dāng)檢測到軌跡球有動(dòng)作時(shí)，則產(chǎn)生兩組四路正弦信號(hào)；當(dāng)未檢測到軌跡球有動(dòng)作時(shí)，則繼續(xù)對軌跡球的動(dòng)作進(jìn)行檢測。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是確定軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向包括檢測四路方波信號(hào)的狀態(tài)，根據(jù)四路方波信號(hào)的狀態(tài)確定軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向，其中兩組四路方波信號(hào)包括X組信號(hào)與Y組信號(hào)，而X組信號(hào)包括Xl路信號(hào)和X2路信號(hào)，Y組信號(hào)包括Yl路信號(hào)和Y2路信號(hào)；X1路信號(hào)決定軌跡球向X軸正方向運(yùn)動(dòng)及X2路信號(hào)決定軌跡球向X軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，Yl路信號(hào)決定軌跡球向Y軸正方向運(yùn)動(dòng)及Y2路信號(hào)決定軌跡球向Y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，根據(jù)檢測的Xl路信號(hào)和X2路信號(hào)的狀態(tài)，確定軌跡球在X軸的運(yùn)動(dòng)方向，根據(jù)檢測的Yl路信號(hào)和Y2路信號(hào)的狀態(tài)，確定軌跡球在Y軸的運(yùn)動(dòng)方向。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是在確定方波信號(hào)的狀態(tài)時(shí)，將正弦信號(hào)的電壓與閾值電壓進(jìn)行比較，當(dāng)正弦信號(hào)的電壓大于閾值電壓時(shí)，則正弦信號(hào)對應(yīng)的方波信號(hào)的狀態(tài)為高電平狀態(tài)；當(dāng)正弦信號(hào)的電壓小于閾值電壓時(shí)，則正弦信號(hào)對應(yīng)的方波信號(hào)的狀態(tài)為低電平狀態(tài)。本發(fā)明的技術(shù)方案是構(gòu)建一種超聲軌跡球信號(hào)處理系統(tǒng)，包括信號(hào)產(chǎn)生電路單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換判斷單元、信號(hào)處理電路單元；所述信號(hào)產(chǎn)生電路單元，用于檢測軌跡球的動(dòng)作，并根據(jù)檢測到的軌跡球的動(dòng)作產(chǎn)生軌跡球動(dòng)作信號(hào)，其中軌 跡球動(dòng)作信號(hào)為兩組四路正弦信號(hào)；所述信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元與所述信號(hào)產(chǎn)生電路單元相連，用于將所述兩組四路正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩組四路方波信號(hào)；所述信號(hào)轉(zhuǎn)換判斷單元與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元相連，用于判斷是否已將各路正弦信號(hào)完全轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)；所述信號(hào)處理電路單元與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元相連，用于當(dāng)判斷已將各路正弦信號(hào)完全轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)時(shí)，對方波信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行記錄，并根據(jù)記錄的方波信號(hào)的狀態(tài)確定軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述正弦信號(hào)為模擬信號(hào)，所述方波信號(hào)為數(shù)字信號(hào)。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述信號(hào)產(chǎn)生電路單元包括至少四個(gè)通道，該四個(gè)通道包括0UTA1、0UTA2、OUTBl及0UTB2，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元包括至少四個(gè)輸入管腳與所述信號(hào)產(chǎn)生電路單元相連接，其中四個(gè)輸入管腳包括管腳1A、管腳2A、管腳3A及管腳4A，所述通道OUTAl與輸入管腳IA相連接，通道0UTA2與輸入管腳2A相連接，通道OUTBl與輸入管腳3A相連接，通道0UTB2與輸入管腳4A相連接；所述正弦信號(hào)通過信號(hào)產(chǎn)生電路單元的四個(gè)通道輸入至信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元的四個(gè)管腳。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理單元還包括至少四個(gè)輸出管腳，所述四個(gè)輸出管腳包括管腳1Y、管腳2Y、管腳3Y及管腳4Y ;該管腳IY與電阻Rl及電容Cl相連，然后與信號(hào)處理電路單元的Xl管腳相連，該管腳2Y與電阻R2及電容C2相連，然后與信號(hào)處理電路單元的X2管腳相連，該管腳3Y與電阻R3及電容C3相連，然后與信號(hào)處理電路單元的X3管腳相連，該管腳4Y與電阻R4及電容C4相連，然后與信號(hào)處理電路單元的X4管腳相連；所述電容Cl、電容C2、電容C3及電容C4接地；所述方波信號(hào)通過輸出管腳輸人至信號(hào)處理電路單元。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述信號(hào)處理電路單元接收方波信號(hào)，對方波信號(hào)進(jìn)行處理，確定出軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向，并通過信號(hào)處理電路單元的DATA通道將軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向信息輸出；所述信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元及信號(hào)處理電路單元均接地。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元可以采用與門、非門及異或門電路中的任意一種；所述信號(hào)處理電路單元可以采用單片機(jī)、FPGA、CPLD及DSP電路中任意一種。
本發(fā)明的技術(shù)效果是構(gòu)建一種超聲軌跡球信號(hào)處理方法及系統(tǒng)，通過將產(chǎn)生的模擬正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的方波信號(hào)，因?yàn)閿?shù)字信號(hào)較模擬信號(hào)更容易被識(shí)別到，故能保證信號(hào)采集的穩(wěn)定性，減小信號(hào)的誤判及輸出的軌跡球信號(hào)不穩(wěn)定的問題；同時(shí)在軌跡球信號(hào)處理電路中增加了電容，能夠有效防止過脈沖，解決了軌跡球信號(hào)不靈敏、容易死機(jī)的問題；其次本發(fā)明超聲軌跡球信號(hào)處理電路具有成本較低，通用性較強(qiáng)，功能性較豐富等優(yōu)點(diǎn)。


圖I為現(xiàn)有的超聲軌跡球信號(hào)處理系統(tǒng)示意圖。圖2為本發(fā)明的一種超聲軌跡球信號(hào)處理方法流程圖。圖3為本發(fā)明的一種超聲軌跡球信號(hào)處理系統(tǒng)示意圖。圖4為本發(fā)明的一種超聲軌跡球信號(hào)處理系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)不意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步說明。本發(fā)明提供一種超聲軌跡球信號(hào)處理的方法，具體方法為首先對超聲診斷系統(tǒng)進(jìn)行上電及系統(tǒng)初始化，由光電傳感器對軌跡球動(dòng)作進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到軌跡球有動(dòng)作時(shí)，則將軌跡球的動(dòng)作信號(hào)進(jìn)行接收，并對該動(dòng)作信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理；其中該軌跡球的動(dòng)作信號(hào)為兩組共四路的正弦信號(hào)，該四路正弦信號(hào)表征軌跡球的四個(gè)動(dòng)作，即軌跡球向上運(yùn)動(dòng)、向下運(yùn)動(dòng)、向左運(yùn)動(dòng)、向右運(yùn)動(dòng)分別對應(yīng)相應(yīng)的信號(hào)；其中對軌跡球的動(dòng)作信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理包括將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)；然后對該方波信號(hào)進(jìn)行處理，確定軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向，同時(shí)根據(jù)確定的軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向?qū)壽E球的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。如圖2所示，本發(fā)明的具體實(shí)施方式
是提供一種超聲軌跡球信號(hào)處理方法，包括如下步驟
步驟201 :系統(tǒng)初始化，產(chǎn)生軌跡球動(dòng)作正弦信號(hào)；
具體過程為對超聲診斷系統(tǒng)進(jìn)行上電，對各個(gè)模塊提供相應(yīng)的電壓；光電傳感器對軌跡球的動(dòng)作進(jìn)行檢測；當(dāng)光電傳感器檢測到軌跡球有動(dòng)作時(shí)，產(chǎn)生兩組四路正弦信號(hào)；即OUTA數(shù)據(jù)組與OUTB數(shù)據(jù)組；其中OUTA組數(shù)據(jù)是表征軌跡球在X軸的運(yùn)動(dòng)方向，則OUTA組數(shù)據(jù)包括兩個(gè)數(shù)據(jù)OUTAl與0UTA2，該OUTAl表示向左和向右運(yùn)動(dòng)，0UTA2表示向右和向左運(yùn)動(dòng)；0UTB組數(shù)據(jù)是表征軌跡球在Y軸的運(yùn)動(dòng)方向，則OUTB組數(shù)據(jù)包括兩個(gè)數(shù)據(jù)OUTBl與0UTB2，則OUTBI表示向上運(yùn)動(dòng)或向下運(yùn)動(dòng)，0UTB2表示向下運(yùn)動(dòng)或向上運(yùn)動(dòng)；其中該兩組四路正弦信號(hào)為模擬信號(hào)。步驟202 :將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)；
具體過程為在產(chǎn)生兩組四路正弦信號(hào)之后，將該兩組四路正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為四路方波信號(hào)，其中該方波信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，也就是說，將該模擬的正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的方波信號(hào)；即對產(chǎn)生的四路模擬正弦信號(hào)OUTAl，0UTA2, OUTBI, 0UTB2進(jìn)行預(yù)處理，將信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換處理為方波信號(hào)；
步驟203 :是否完全轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)；
具體過程為當(dāng)將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)后，此時(shí)需要判斷正弦信號(hào)是否完全轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，因信號(hào)轉(zhuǎn)換可能會(huì)存在相應(yīng)的缺失或信號(hào)失真等問題；當(dāng)正弦信號(hào)已完全轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)時(shí)，則對四路方波信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行記錄；當(dāng)正弦信號(hào)未完全轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)時(shí)，則返回至步驟202，繼續(xù)對正弦信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換預(yù)處理，直至正弦信號(hào)完全轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)。步驟204 :確定軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向；
具體過程為在將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)之后，需要在對四路方波信號(hào)進(jìn)行檢測并記錄對應(yīng)的狀態(tài)；其中在對每一路方波信號(hào)進(jìn)行檢測時(shí)，只有高電平與低電平兩種狀態(tài)，所以每次軌跡球出現(xiàn)的動(dòng)作時(shí)，都會(huì)記錄四個(gè)狀態(tài)；
在對每一路方波信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行記錄之后，需要判斷軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向；需要通過計(jì)算來確定軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向；確定軌跡球的方向是由處理器完成的；其中，該四路方波信號(hào)與處理器的四個(gè)IO 口相連接，將四個(gè)IO 口的輸入輸出模式配置為輸入模式，然后檢測四路方波信號(hào)的狀態(tài)，在檢測時(shí)，每一個(gè)IO 口檢測到的狀態(tài)只有兩種，高電平狀態(tài)(例如3. 3 伏電壓)與低電平狀態(tài)(例如0伏電壓)。處理器記錄四路正弦信號(hào)的狀態(tài)，并進(jìn)行處理。其中，四個(gè)方波信號(hào)分為兩組數(shù)據(jù)，即X組數(shù)據(jù)與Y組數(shù)據(jù)；而X組數(shù)據(jù)決定了軌跡球是向X軸正方向還是負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，也就是說是向右運(yùn)動(dòng)還是向左運(yùn)動(dòng)，以Xl表示向X軸正方向運(yùn)動(dòng)及X2表示向X軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，而Y組數(shù)據(jù)決定了軌跡球是向Y軸正方向還是負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，也就是說是向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)，以Yl表示向Y軸正方向運(yùn)動(dòng)及Y2表示向Y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)；SX1>X2，說明Xl是高電平，X2是低電平，則此時(shí)軌跡球是向X軸正方向運(yùn)動(dòng)的；若X1〈X2，說明Xl是低電平，X2是高電平，則此時(shí)軌跡球是向X軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)的；同樣的方式，我們可以確定軌跡球在Y軸上的運(yùn)動(dòng)方向；以上通過對X組數(shù)據(jù)與Y組數(shù)據(jù)的處理，可以確定軌跡球在X軸與Y軸方向的運(yùn)動(dòng)情況；從而最終確定軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向。步驟205 :輸出；
具體過程為在確定了軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向之后，將軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向信息數(shù)據(jù)輸出至上位機(jī)，上位機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，控制屏幕上的光標(biāo)做出相應(yīng)的移動(dòng)。如圖3所述，本發(fā)明的具體實(shí)施方式
是構(gòu)建一種超聲軌跡球信號(hào)處理系統(tǒng)，包括信號(hào)產(chǎn)生電路單元31、信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元32、信號(hào)轉(zhuǎn)換判斷單元33、信號(hào)處理電路單元34及供電電路35。所述信號(hào)產(chǎn)生電路單元31用于檢測軌跡球的動(dòng)作，并根據(jù)檢測到的軌跡球的動(dòng)作產(chǎn)生軌跡球動(dòng)作信號(hào)；其中該動(dòng)作信號(hào)為正弦信號(hào)，且為模擬信號(hào)；而軌跡球的動(dòng)作包括向上運(yùn)動(dòng)、向下運(yùn)動(dòng)、向左運(yùn)動(dòng)及向右運(yùn)動(dòng)，因此會(huì)有兩組共四路正弦信號(hào)表征軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向；所述信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元32用于將該正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，其中該方波信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，因處理器對模擬信號(hào)的檢測往往不夠準(zhǔn)確，而對數(shù)字信號(hào)往往能做出較為準(zhǔn)確的檢測。所述信號(hào)轉(zhuǎn)換判斷單元33用于判斷是否已將正弦信號(hào)完全轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，當(dāng)正弦信號(hào)已完全轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)時(shí)，則對四路方波信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行記錄；當(dāng)正弦信號(hào)未完全轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)時(shí)，則發(fā)送命令至信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元32，然后控制信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元32將正弦信號(hào)完全轉(zhuǎn)換方波信號(hào)；其中所述四路方波信號(hào)的每一路方波信號(hào)的狀態(tài)均包括高電平和低電平；所述信號(hào)處理電路單元34用于根據(jù)記錄的四路方波信號(hào)的狀態(tài)來確定軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向；其中，四個(gè)方波信號(hào)分為兩組數(shù)據(jù)，即X組數(shù)據(jù)與Y組數(shù)據(jù)；而乂組數(shù)據(jù)決定了軌跡球是向X軸正方向還是負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，也就是說是向右運(yùn)動(dòng)還是向左運(yùn)動(dòng)，以Xl表示向X軸正方向運(yùn)動(dòng)及X2表示向X軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，而Y組數(shù)據(jù)決定了軌跡球是向Y軸正方向還是負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，也就是說是向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)，以Yl表示向Y軸正方向運(yùn)動(dòng)及Y2表示向Y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)；gXl>X2，說明Xl是高電平，X2是低電平，則此時(shí)軌跡球是向X軸正方向運(yùn)動(dòng)的；若X1〈X2，說明Xl是低電平，X2是高電平，則此時(shí)軌跡球是向X軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)的；同樣的方式，我們可以確定軌跡球在Y軸上的運(yùn)動(dòng)方向；以上通過對X組數(shù)據(jù)與Y組數(shù)據(jù)的處理，可以確定軌跡球在X軸與Y軸方向的運(yùn)動(dòng)情況；從而最終確定軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向；在確定了軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向之后，將軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向信息數(shù)據(jù)輸出至上位機(jī)，然后由上位機(jī)控制屏幕上的光標(biāo)做出相應(yīng)的移動(dòng)。所述供電單元35用于對各個(gè)單元進(jìn)行供電，以使該 些單元正常工作。如圖4所示，是本發(fā)明一種超聲軌跡球信號(hào)處理系統(tǒng)的具體實(shí)施軌跡球信號(hào)處理的電路示意圖；其中包括信號(hào)產(chǎn)生電路41、信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路42及信號(hào)處理電路43 ；
其中信號(hào)產(chǎn)生電路41可以采用但不限于EE_SX1131、RPI_151或者ST230C型號(hào)的芯片，還包括與信號(hào)產(chǎn)生電路相配合的外圍電路(未畫出)，該外圍電路主要包括電阻等。所述信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路42可以采用與門、非門、異或門等門電路中的任意一種。所述信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路42可以采用但不限于74CS04、SN7404或74HC04等信號(hào)的芯片，其中還包括與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路42相配合的外圍電路，主要包括電阻和電容；信號(hào)處理電路43可以采用當(dāng)不限于單片機(jī)、FPGA、CPLD及DSP等，其中還包括與信號(hào)處理電路43相配合的外圍電路。如圖4所示，本實(shí)施方式具體實(shí)施軌跡球信號(hào)處理的電路示意圖；系統(tǒng)上電之后，信號(hào)產(chǎn)生電路41開始工作，首先檢測軌跡球的動(dòng)作，當(dāng)檢測到軌跡球有動(dòng)作時(shí)，產(chǎn)生軌跡球的動(dòng)作信號(hào)，即產(chǎn)生四路正弦信號(hào)，該四路正弦信號(hào)由信號(hào)產(chǎn)生電路中的0UTA1、0UTA2、OUTBl及0UTB2的四個(gè)通道輸出至信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路42 ;然后信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路42的1A、2A、3A及4A管腳接收該四個(gè)正弦信號(hào)，即該四個(gè)管腳為輸入管腳；其中OUTAl通道與IA管腳相連，0UTA2通道與2A管腳相連，OUTBl管腳與3A管腳相連，0UTB2通道與4A管腳相連；在接收了該四路正弦信號(hào)之后，信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路42將該四路正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的四路方波信號(hào)；其中該四路方波信號(hào)具有相同的工作原理；信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路42內(nèi)部的實(shí)施將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)的電路實(shí)質(zhì)是一個(gè)比較器電路(未畫出)，其中在該比較器電路中有一個(gè)閾值電壓Vt，將輸入的正弦信號(hào)的電壓與這個(gè)閾值電壓Vt進(jìn)行比較，當(dāng)輸入正弦信號(hào)的電壓大于這個(gè)閾值電壓時(shí)，輸出信號(hào)為低電平(如0V),當(dāng)輸入正弦信號(hào)的電壓小于該閾值電壓時(shí)，輸出信號(hào)為高電平(如3. 3V);當(dāng)輸入正弦信號(hào)的電壓大于該閾值電壓時(shí)，輸出信號(hào)為低電平(如0V);由于該信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路42僅產(chǎn)生高低電平，因此產(chǎn)生出了方波信號(hào)，即將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)；然后將產(chǎn)生的高低電平由1Y、2Y、3Y及4Y管腳輸出，即該四個(gè)管腳為輸出管腳；具體以一路信號(hào)為例進(jìn)行說明，當(dāng)IA管腳接收的正弦信號(hào)的電壓小于閾值電壓Vt時(shí)，則此時(shí)管腳IY輸出高電平，當(dāng)IA管腳接收的正弦信號(hào)的電壓大于閾值電壓Vt時(shí)，則此時(shí)管腳IY輸出低電平。因此可知，從信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路42輸出的信號(hào)就只有高電平與低電平兩種狀態(tài)，就是我們所需要的方波信號(hào)；從信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路42輸出的四路方波信號(hào)分別經(jīng)過電阻R1、R2、R3及R4，該四個(gè)電阻主要是對信號(hào)進(jìn)行限流，這樣能保證電流的幅值符合電路的需要；若不進(jìn)行限流者會(huì)導(dǎo)致因電流過大而使控制器燒毀。具體為，信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路42的管腳IY經(jīng)過電阻Rl及電容Cl后，連接到信號(hào)處理電路43的Xl管腳，信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路42的管腳Ti經(jīng)過電阻R2及電容C2后，連接到信號(hào)處理電路43的X2管腳，信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路42的管腳3Y經(jīng)過電阻R3及電容C3后，連接到信號(hào)處理電路43的Yl管腳，信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路42的管腳4Y經(jīng)過電阻R4及電容C4后，連接到信號(hào)處理電路43的Y2管腳。其中將每一路信號(hào)通道上連接的電容接地；這樣可以有效防止信號(hào)的過沖，從而有效避免出現(xiàn)過脈沖的現(xiàn)象，其中過脈沖現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致軌跡球出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。而電容的選擇也很重要，電容的容值不能太大，也不能太??；電容值太大會(huì)導(dǎo)致從信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路42中輸出的方波信號(hào)的頂部失真；而電容值太小會(huì)導(dǎo)致無法有效防止過脈沖的現(xiàn)象產(chǎn)生，即無法濾除過脈沖信號(hào)。其中本電路中選擇的電容的容值最好為0. OluF,當(dāng)然其他適合的電容值也是可以的。在信號(hào)處理電路43接收了該四路方波信號(hào)之后，信號(hào)處理電路43對該四路方波信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算確定軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向；然后由信號(hào)處理電路的DATA通道輸出軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向信息；由信號(hào)處理電路的外圍電路采集該軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向信息，并對該軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向信息進(jìn)行保存；然后將該軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向信息輸出至上位機(jī)，由上位機(jī)完成對軌跡球的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制；其中本電路的信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路42，對信號(hào)·轉(zhuǎn)換預(yù)處理不是通過AD轉(zhuǎn)換器完成的，而是直接通過配置控制器的IO 口來完成對信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理的，通過配置IO 口為輸入模式，來檢測信號(hào)是高電平還是低電平；也就是將模擬的正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的方波信號(hào)。當(dāng)控制器在檢測四路信號(hào)時(shí)，就可以準(zhǔn)確的判斷出信號(hào)是高電平狀態(tài)還是低電平狀態(tài)。本發(fā)明提供一種超聲軌跡球信號(hào)處理方法及系統(tǒng)，通過將產(chǎn)生的模擬正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的方波信號(hào)，因?yàn)閿?shù)字信號(hào)較模擬信號(hào)更容易被識(shí)別到，故能保證信號(hào)采集的穩(wěn)定性，減小信號(hào)的誤判及輸出的軌跡球信號(hào)不穩(wěn)定的問題；同時(shí)在軌跡球信號(hào)處理電路中增加了電容，能夠有效防止過脈沖，解決了軌跡球信號(hào)不靈敏、容易死機(jī)的問題；其次本發(fā)明超聲軌跡球信號(hào)處理電路具有成本較低，通用性較強(qiáng)，功能性較豐富等優(yōu)點(diǎn)；解決了軌跡球功能單一的問題，因?yàn)殡S著醫(yī)療器械的不斷發(fā)展，臨床上對軌跡球的功能有越來越多的需求。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種超聲軌跡球信號(hào)處理方法，其特征在于，包括以下步驟 系統(tǒng)初始化，產(chǎn)生軌跡球動(dòng)作正弦信號(hào)系統(tǒng)初始化，對軌跡球的動(dòng)作進(jìn)行檢測，產(chǎn)生兩組四路正弦信號(hào)； 信號(hào)轉(zhuǎn)換將兩組四路正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩組四路方波信號(hào)； 判斷是否完全轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)當(dāng)將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)后，判斷是否已完全將各路正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，若未完全將各路正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，則返回至信號(hào)轉(zhuǎn)換步驟； 確定軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向若各路正弦信號(hào)已完全轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，則對方波信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行記錄，確定軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向，其中方波信號(hào)的狀態(tài)包括高電平狀態(tài)和低電平狀態(tài)； 信號(hào)輸出將軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向信息數(shù)據(jù)輸出至上位機(jī)，并控制光標(biāo)做出相應(yīng)的移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種超聲軌跡球信號(hào)處理方法，其特征在于，當(dāng)檢測到軌跡球有動(dòng)作時(shí)，則產(chǎn)生兩組四路正弦信號(hào)；當(dāng)未檢測到軌跡球有動(dòng)作時(shí)，則繼續(xù)對軌跡球的動(dòng)作進(jìn)行檢測。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種超聲軌跡球信號(hào)處理方法，其特征在于，確定軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向包括檢測四路方波信號(hào)的狀態(tài)，根據(jù)四路方波信號(hào)的狀態(tài)確定軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向，其中兩組四路方波信號(hào)包括X組信號(hào)與Y組信號(hào)，而X組信號(hào)包括Xl路信號(hào)和X2路信號(hào)，Y組信號(hào)包括Yl路信號(hào)和Y2路信號(hào)；X1路信號(hào)決定軌跡球向X軸正方向運(yùn)動(dòng)及X2路信號(hào)決定軌跡球向X軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，Yl路信號(hào)決定軌跡球向Y軸正方向運(yùn)動(dòng)及Y2路信號(hào)決定軌跡球向Y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，根據(jù)檢測的Xl路信號(hào)和X2路信號(hào)的狀態(tài)，確定軌跡球在X軸的運(yùn)動(dòng)方向，根據(jù)檢測的Yl路信號(hào)和Y2路信號(hào)的狀態(tài)，確定軌跡球在Y軸的運(yùn)動(dòng)方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種超聲軌跡球信號(hào)處理方法，其特征在于，在確定方波信號(hào)的狀態(tài)時(shí)，將正弦信號(hào)的電壓與閾值電壓進(jìn)行比較，當(dāng)正弦信號(hào)的電壓大于閾值電壓時(shí)，則正弦信號(hào)對應(yīng)的方波信號(hào)的狀態(tài)為高電平狀態(tài)；當(dāng)正弦信號(hào)的電壓小于閾值電壓時(shí)，則正弦信號(hào)對應(yīng)的方波信號(hào)的狀態(tài)為低電平狀態(tài)。
5.一種超聲軌跡球信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于，包括信號(hào)產(chǎn)生電路單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換判斷單元、信號(hào)處理電路單元； 所述信號(hào)產(chǎn)生電路單元，用于檢測軌跡球的動(dòng)作，并根據(jù)檢測到的軌跡球的動(dòng)作產(chǎn)生軌跡球動(dòng)作信號(hào)，其中軌跡球動(dòng)作信號(hào)為兩組四路正弦信號(hào)； 所述信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元與所述信號(hào)產(chǎn)生電路單元相連，用于將所述兩組四路正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩組四路方波信號(hào)； 所述信號(hào)轉(zhuǎn)換判斷單元與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元相連，用于判斷是否已將各路正弦信號(hào)完全轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)； 所述信號(hào)處理電路單元與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元相連，用于當(dāng)判斷已將各路正弦信號(hào)完全轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)時(shí)，對方波信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行記錄，并根據(jù)記錄的方波信號(hào)的狀態(tài)確定軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種超聲軌跡球信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述正弦信號(hào)為模擬信號(hào)，所述方波信號(hào)為數(shù)字信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種超聲軌跡球信號(hào)處理系統(tǒng),其特征在于,所述信號(hào)產(chǎn)生電路單元包括至少四個(gè)通道，該四個(gè)通道包括0UTA1、0UTA2、0UTB1及0UTB2，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元包括至少四個(gè)輸入管腳與所述信號(hào)產(chǎn)生電路單元相連接，其中四個(gè)輸入管腳包括管腳1A、管腳2A、管腳3A及管腳4A，所述通道OUTAl與輸入管腳IA相連接，通道0UTA2與輸入管腳2A相連接，通道OUTBl與輸入管腳3A相連接，通道0UTB2與輸入管腳4A相連接；所述正弦信號(hào)通過信號(hào)產(chǎn)生電路單元的四個(gè)通道輸入至信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元的四個(gè)管腳。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種超聲軌跡球信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理單元還包括至少四個(gè)輸出管腳，所述四個(gè)輸出管腳包括管腳1Y、管腳2Y、管腳3Y及管腳4Y ;該管腳IY與電阻Rl及電容Cl相連，然后與信號(hào)處理電路單元的Xl管腳相連，該管腳2Y與電阻R2及電容C2相連，然后與信號(hào)處理電路單元的X2管腳相連，該管腳3Y與電阻R3及電容C3相連，然后與信號(hào)處理電路單元的X3管腳相 連 ，該管腳4Y與電阻R4及電容C4相連，然后與信號(hào)處理電路單元的X4管腳相連；所述電容Cl、電容C2、電容C3及電容C4接地；所述方波信號(hào)通過輸出管腳輸人至信號(hào)處理電路單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種超聲軌跡球信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理電路單元接收方波信號(hào)，對方波信號(hào)進(jìn)行處理，確定出軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向，并通過信號(hào)處理電路單元的DATA通道將軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向信息輸出；所述信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元及信號(hào)處理電路單元均接地。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種超聲軌跡球信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換預(yù)處理電路單元可以采用與門、非門及異或門電路中的任意一種；所述信號(hào)處理電路單元可以采用單片機(jī)、FPGA, CPLD及DSP電路中任意一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲軌跡球信號(hào)處理方法及系統(tǒng)，其中方法包括系統(tǒng)初始化，對軌跡球的動(dòng)作進(jìn)行檢測，產(chǎn)生兩組四路正弦信號(hào)；將兩組四路正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩組四路方波信號(hào)；判斷是否已完全將各路正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)；若各路正弦信號(hào)已完全轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，則對方波信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行記錄，確定軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向，其中方波信號(hào)的狀態(tài)包括高電平狀態(tài)和低電平狀態(tài)；將軌跡球的運(yùn)動(dòng)方向信息數(shù)據(jù)輸出至上位機(jī)，并控制光標(biāo)做出相應(yīng)的移動(dòng)。本發(fā)明的一種超聲軌跡球信號(hào)處理方法及系統(tǒng)能保證信號(hào)采集的穩(wěn)定性，減小信號(hào)的誤判及輸出的軌跡球信號(hào)不穩(wěn)定的問題；同時(shí)能夠有效防止過脈沖，解決了軌跡球信號(hào)不靈敏、容易死機(jī)的問題。
文檔編號(hào)A61B8/00GK102727253SQ20121015534
公開日2012年10月17日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者魯應(yīng)君 申請人:深圳市理邦精密儀器股份有限公司