在单片机上和模糊逻辑检测室身体反应

1 隶属度函数、模糊规则和模糊推理方法 使用RR间期、R波宽度和面积、T波的面积和峰值这五个形态参数描述一个QRS波。室性早博的典型形态特片表现为RR间期较小，R波宽度大、面积大,T波宽度大、峰值大。经过统计和实验确定的隶属度函数如图1所示。 图1中横轴表示论域，纵轴表示隶属度。每个输入语言变量定义小(S)、中(M)、大(L)、特大(XL)四个语言变量值。隶属度函数为三角形或半梯形。 模糊规则共有32条，部分规则如表1所示。其中17条判决“是PVC”，15条判决“可能是PVC”，--表示不考虑该参数的影响。 表1 模糊规则 RR间期 R波面积 R波的宽度 T波面积 T波峰值结论 XL XL -- -- -- 是PVC XL -- XL -- -- 是PVC M L XL XL L 是PVC M L L XL L 是PVC … L -- -- XL -- 可能是PVC -- XL XL XL L 可能是PVC M -- -- XL L 可能是PVC L S M -- M 可能是PVC 在数字单片机上实现模糊控制一般采用三种方式：强度转移方式、直接查表方式和公式计算方式。直接查表方式通过事先的离线计算，得到一张模糊控制表，将控制表存放在计算机机内存中;控制过程中，根据输入变量查找表中对应的控制量。在一般的控制应用中，这种方法速度最快。但本系统中输入变量较多(5个)，模糊控制表维数高，存储、查表均不方便。强度转移方式是按模糊控制的极大-极小法进行推理。每个输入参数映射为多个隶属度，每组输入会激活多条规则，可能对应不同的结果。用取小的原则计算各组合对应规则的输出强度，然后按最大隶属度原则得出对应于各结论的可信度。这样，对于每一个输入，都可得出与各结论相对应的输出强度，称为输出隶属度，取输出强度最大的那个隶属度作为输出。实验结果表明，这种方法对本系统最为合适。 2 强度转移法在单片机8051上的实现 2.1 隶属度函数的存放 由于数字单片机只能存储和处理数字信息，且单片机的内存容量有限，如果要对系统输入输出论域的所有隶属函数的连续曲线进行存储，是根本不可能的。对于三角形隶属函数，采用三点法，存储三角形的三个顶点;对于两边的半梯形，也存储腰和顶的三点。隶属度函数存放在ROM中，如表2所示(仅列出RR，其余类推)。 表2 隶属度函数存放示意图 地 址隶属度函数模糊值模糊变量 1C00H 0.0 0.8 1.0 S RR 1C03H 0.8 1.0 1.4 M 1C06H 1.0 1.4 2.5 L 1C09H 1.4 2.5 3.0 XL 2.2 输入模糊化 提取的特片参数是精确值，将它们与隶属函数进行比较组合，求出相应的模糊输入量。隶属度范围为0～1，在8位机上可表示为00H～FFH。对本系统而言，每个精确输入值最多只对应两个模糊输入量大于零，其余的模糊输入量则为零。例如：假设RR=1.1，从表2可知它落在中(M)和大(L)两个区间上，因此对于中(M)和大(L)的隶属度为： μm(1.1)=(1.4-11.1)/(1.4-1.0)%26;#215;FFH=BFH μl(1.1)=(1.1-1.0)/(1.4-1.0)%26;#215;FFH=3FH 在RAM中开辟一块区域，存放各模糊输入量，如表3所示。 表3 模糊输入量存放示意图 地 址隶属度模糊值模糊变量 D0H 00H S RR D1H BFH M D2H 3FH L D3H 00H XL 2.3 模糊规则的存放 模糊规则表示为：IF A and B and C and D and E THEN Y(or Z) 其中“IF”后紧接着的词称前件，中“THEN”后面的词称后件。首先将输入的模糊值S、M、L、XL分别与数字0、1、2、3相对应，即： RR、RA、RW、TA、TH：S=0，M=1，L=2，XL=3 每条规则用三字节表示。第一字节高四位表示第一前件的模糊值，低四位表示第二前件的模糊值;第二字节高四位表示第三前件，低四位第四前件;第三字节高四位表示第五前件，低四位表示后件。其中，F表示不考虑该前件，A表示“是PVC”，B表示“可能是PVC”。以第一条规则(存放在ROM中)为例，如表4。 表4 模糊规则存放示意图 地 址数 据 意 义 1D00H 33H 第一条规则第一前件，第二前件 1D01H FFH 第一条规则第三、第四前件不考虑 1D02H FAH 第一条规则第五前件不考虑，后件为“是” 2.4 模糊推理和输出 对于一组模糊输入，遍边每一条模糊规则。取第一条规则第一前件(3H)作为地址偏移量，加上模糊输入RR在RAM中存放的首地址(40H)，则可从RAM 内RR存放区域中查找出XL的隶属度A1;取第一条规则第二前件(3H)作为地址偏移量，加上模糊输入RA在RAM中存放的首地址(44H)，则可从 RAM内存放区域中查找出XL的隶属度B1：依此类推着