МИНОБРНАУКИ РОССИИ

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет «ЛЭТИ»

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Е. С. Якушенко, И. C. Саламонова, А. Н. Калиниченко, А. П. Немирко

Программирование алгоритмов анализа биомедицинских сигналов в среде LabVIEW

Методические указания

к лабораторным работам

Санкт-Петербург

Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

2012

У ДК 681.2:57.089

Программирование алгоритмов анализа биомедицинских сигналов в среде LabVIEW: Методические указания к лабораторным работам / Сост.: Е. С. Якушенко, И. C. Саламонова, А. Н. Калиниченко, А. П. Немирко. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2012. 62 с.

Содержат описания лабораторных работ по созданию виртуальных приборов, предназначенных для автоматического анализа биомедицинских данных, с использованием среды графического программирования LabVIEW.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям «Биотехнические системы и технологии», а также может быть полезно научным работникам и инженерам, специализирующимся в области компьютерной обработки биомедицинских сигналов и данных.

Утверждено

редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

© СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2012

Введение

В основу цикла лабораторных работ, представленных в данных методических указаниях, легли дипломные проекты студентов кафедры БТС СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Цикл включает шесть работ и рассчитан на выполнение в течение одного учебного семестра.

В результате выполнения лабораторных работ студенты должны освоить работу с популярной средой программирования LabVIEW, а также получить представление о наиболее широко используемых методах и алгоритмах автоматической обработки биомедицинских сигналов и данных.

В методических указаниях лабораторные работы построены таким образом, что вопросы, которые будут иметь место в последующих работах, подробно рассматриваются в предшествующих. Поэтому рекомендуется в ходе учебного процесса придерживаться представленного порядка выполнения работ.

Цикл рассчитан на интенсивное освоение учащимися возможностей среды программирования LabVIEW и приемов работы с ней, а также на знакомство с базовыми сведениями о методах автоматической обработки сигналов. Для успешного выполнения работ учащимися может потребоваться использование дополнительных учебных пособий (см. список литературы).

Перед тем как приступать к выполнению работ, необходимо внимательно ознакомиться с разделом «Общие указания», в котором приведены наиболее важные предварительные сведения и рекомендации.

Общие указания

Цикл работ рассчитан на использование среды графического программирования LabVIEW 8.5. Кроме того, для выполнения работ необходим комплект файлов с записями реальных электрофизиологических сигналов и библиотек функций (см. приложение).

Для успешного выполнения лабораторных работ необходимо предварительное ознакомление с рассматриваемыми методами обработки биомедицинских сигналов, а также внимательное выполнение задания каждой лабораторной работы.

Важно, чтобы учащиеся с первых же занятий освоили такие базовые элементы среды LabVIEW, как создание и использование виртуальных приборов. Желательно, чтобы учащиеся располагали каким-либо из учебников по среде LabVIEW (см. список литературы).

Для оформления отчетов по выполненным работам учащиеся должны по окончании каждой работы сохранять результаты в виде файлов на устройствах флэш-памяти, которые учащимся необходимо иметь с собой на каждом занятии.

Содержание отчета:

1. Название, цель и задачи работы

2. Основные положения работы

3. Распечатка интерфейсных панелей (с рассчитанными значениями и построенными графиками) и окон редактирования диаграмм

4. Расчётные значения и графики, которые требовалось получить в ходе выполнения работы

5. Выводы по результатам выполнения работы

1. Создание виртуальных приборов в среде LabView

Цели работы: получение первоначальных навыков работы со средой графического программирования LabVIEW; освоение методов выполнения простейших вычислений и отображения данных.

Основные положения

Среда графического программирования LabVIEW – это мощное и удобное средство программирования, которое широко используется для автоматизации и управления в промышленности, а также в научных исследованиях.

В основе программирования в LabVIEW лежит понятие «Виртуальных приборов» (Virtual Instruments, VI) , которое аналогично понятию «функция» в других языках программирования, например C++. Любая программа представляет собой виртуальный прибор (ВП), который состоит из двух частей – «лицевая панель» (Front Panel) и «блок-диаграмма» (Block Diagram). Лицевая панель представляет собой интерфейс ВП, на котором расположены различные элементы управления и индикации.

Виртуальный прибор может обладать входными и выходными данными, которые могут вводиться и отображаться на лицевой панели ВП. В LabVIEW предусмотрена возможность использования уже готовых виртуальных приборов при создании новых ВП. Виртуальные приборы, которые используются при построении новых, называются «субВП». При этом субВП помещается на диаграмму и отображается в виде иконки. Элементы управления субВП назначаются входными терминалами, а элементы индикации выходными терминалами. С помощью субВП удобно хранить отдельные смысловые блоки диаграммы, а также многократно используемые в разных местах программы фрагменты блок-схемы. Использование субВП улучшает читабельность диаграммы, увеличивает скорость разработки, снижает вероятность ошибок, структурирует ВП и т.д.

При разработке ВП используется принцип «потока данных» (Data Flow), который заключается в том, что данный ВП начинает выполняться тогда, когда на его входы поступили все необходимые данные.