基于FPGA設(shè)計的醫(yī)學(xué)監(jiān)測用視力測試儀設(shè)計
實現(xiàn)用FPGA隨機生成不同方向的E， 通過VGA接口在顯示器上顯示，判斷測試者按的按鍵方向是否正確，通過幾輪測試計算并顯示最終視力測試結(jié)果的功能。
所用器件硬件說明
下圖展示了整個視力測試儀的系統(tǒng)框架。通過開關(guān)選擇有線和藍牙兩種模式。手動模式是通過板卡上的按鍵進行輸入；藍牙模式是通過手機藍牙進行傳輸測試者選擇的方向和確認(rèn)信息。隨機數(shù)模塊產(chǎn)生每輪測試“E”的方向。通過控制模塊與用戶輸入進行比對，產(chǎn)生結(jié)果，輸出到VGA顯示器上。同時在數(shù)碼管上顯示當(dāng)前測試狀態(tài)。
自動視力測試儀的系統(tǒng)框架
硬件連接
視力測試儀的硬件連接圖
按照所示進行硬件連接：
1）通過USB 下載線將計算機與Basys3上的microUSB 編程端口連接，將電源選擇跳線（JP2，Basys3電源開關(guān)左邊的跳線）設(shè)置為USB 供電模式。如果需要通過外部電源供電，則跳線JP2設(shè)置為EXT模式；
2）通過VGA與顯示器連接；
3）將藍牙模塊插入JA上排，確保藍牙模塊的TX端口對應(yīng)與JA4端口，即最靠近GND引腳的端口。
系統(tǒng)控制
Basys3板卡上的撥碼開關(guān)SW0用于設(shè)置有線或者藍牙模式，SW0置0，則表示有線模式，通過板卡上的按鍵進行輸入。SW0置1，則表示藍牙模式，通過藍牙助手app的按鍵進行輸入。
Basys3板卡上的五個按鍵分別表示上下左右的方向選擇，中間按鍵表示確認(rèn)選擇。只有當(dāng)確認(rèn)鍵按下，才進行測試結(jié)果比對。
由于板卡上按鍵資源全部使用了，所以利用撥碼開關(guān)SW15臨時代替為啟動按鍵和重設(shè)按鍵。
藍牙app設(shè)置1
藍牙app設(shè)置2
使用藍牙串口調(diào)試軟件時，連接上藍牙后，選擇鍵盤模式，
程序下載及固化下載查看vivado項目代碼
附件提供了已經(jīng)生成的bit文件和bin文件可供直接下載或者固化到FPGA上。
1）如果不需要固化，則可以直接下載bit文件。具體步驟如下：
圖1：下載bit文件選項
打開hardware manager連接上Basys3，選擇綠色提示框中的Program device或者右擊芯片型號，選擇Program Device（如圖1所示）。
圖2：下載bit文件到FPGA中
選擇相應(yīng)的bit文件，點擊Program完成下載（如圖2）。
2）如果需要固化到FPGA中，則需要按照下面的步驟。
圖3：添加配置存儲器選項
打開hardware manager連接Basys3，在Hardware窗口里右擊芯片型號，選擇Add ConfiguraTIon Memory Device，（如上圖3所示）。
圖4：添加配置存儲器
Basys3中內(nèi)嵌的flash memory型號是s25f1032p，搜索找到之后點擊OK完成添加（如圖4所示）。
圖5：將bin文件固化到配置存儲器中
然后將生成的BIN文件寫入閃存內(nèi)（如圖５所示）。
功能實現(xiàn)說明：
1、隨機生成不同方向視力測試的符號“E”，并在顯示器上顯示。四個方向的概率應(yīng)相同。
2、撥動Basys3板上的SW15開關(guān)開始測試。測試者通過Basys3板上的四個方向按鍵選擇看到的字符方向，然后按下中間按鍵表示確認(rèn)。若三次判斷正確兩次及以上，則字號變小，進行下一輪測試；否則測試結(jié)束，通過VGA在屏幕上提示測試結(jié)束，并顯示視力測試結(jié)果（完全按照標(biāo)準(zhǔn)視力對照表設(shè)計）。
3、測試過程中，數(shù)碼管顯示測試的等級、每輪已完成的次數(shù)，以提醒測試者測試進程。
4、完成一組測試后，測試者可撥動Basys3板上的SW15開關(guān)重設(shè)，進行另一只眼睛的視力測試。
5、附加功能：完成藍牙控制模式，提高測試等級。通過開關(guān)SW0切換有線和藍牙兩種模式。通過安卓藍牙串口調(diào)試助手，實現(xiàn)方向按鍵和確認(rèn)按鍵的遠程控制。
實驗說明：
1、中間按鍵的功能定義為確認(rèn)鍵；
2、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)視力對照表4.0-1M14.51mm，4.0-5M 72.7mm（視力等級-測試距離字體大小），設(shè)計兩種模式，有線模式：距離為1M進行視力測試，藍牙模式則距離5M進行視力測試。由于顯示分辨率的限制，在有線模式下，測試等級范圍為3.9—4.0，藍牙模式下，測試等級范圍為3.9—4.9。
3、測試等級從3.9開始，根據(jù)實際視力檢測情況，在等級3.9時，僅測試1次，在等級為4.0時，測試2次。之后，由于符號“E”越來越小，測試者有三次機會，只能答錯一次。若前兩次都正確，則直接轉(zhuǎn)到下一等級
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