【正文】 再次向他表示真誠的感謝！感謝同組的同學，在一次次交流中我從大家那里學到了很多知識，感謝周圍給過我?guī)椭蛦l(fā)的朋友們，他們的幫助使我順利完成了課題的研究和論文的編寫。從論文的選題、資料的收集到研究整個過程中，老師每次都詳細詢問進程，對我遇到的困難始終給予細心的指導和不懈的支持，耐心指出設計中的問題，使我的設計得到極大改進。致謝在本課題的研究及論文的寫作過程中，我得到了老師的悉心指導，得到了同學朋友們真切的關心和幫助。因此，今后的工作仍然任重而道遠。經(jīng)過努力，初步完成了硬件的設計。結論本課題的目標是通過濾波的方法對心電信號進行提取采集，可應用于便攜式心電機。這樣也更有利于醫(yī)療資源共享，心電醫(yī)學的發(fā)展。如，便攜式心電監(jiān)護儀代表了此發(fā)展趨勢。多種方法交叉分析是目前發(fā)展的一個熱點，如小波分析，模式識別，神經(jīng)網(wǎng)絡等。(1)ECG分析自動化從目前國內(nèi)外的相關信息來看，ECG的分析自動化并沒有取得突破性的進展。雖然心電檢測技術很早就出現(xiàn)了，但隨著時代的發(fā)展，各種新方法和手段開始引入到心電檢測中來，心電檢測系統(tǒng)已不滿足于簡單的信號采集和顯示。 StartY += incy 。 StartX += incx 。 y += delta_y 。 delay_us(1)。 t = distance+1。 delay_us(1)。 } else { distance = delta_y 。 if(delta_y0) delta_y=delta_y。 if(delta_x0) delta_x=delta_x。 } else { incy = 1 。 delay_us(1)。 } if( delta_y 0 ) { incy = 1 。 return 。 } else if( delta_x == 0 ) { Draw_YLine( StartX, StartY, EndY, Color) 。 delta_y = EndY StartY 。 char incx, incy 。 }} 畫任意直線程序//畫任意直線void DrawLine(uchar StartX,uchar StartY,uchar EndX,uchar EndY,uchar Color){ int t, distance。 //寫入第 4 行的指定列 default: 。 //寫入第 3 行的指定列 case 3: Send_Cmd(0x98 + x)。 //寫入第 2 行的指定列 case 2: Send_Cmd(0x88 + x)。 //寫入第 1 行的指定列 case 1: Send_Cmd(0x90 + x)。} 設定坐標程序//設定坐標void Set_XY(uchar y, uchar x) //Y:0~3 Col:0~15{ switch (y) //選擇行 { case 0: Send_Cmd(0x80 + x)。 delay_us(10)。 DATA_out=cmd。 DI=0。 DDRA=0xff。0x80)。 EN=1。 DI=0。 convert(AD_DATA[1],value1)。 AD_DATA[1]=P2。 ST=0。 ST=1。 ADDCS=1。 } delay(100)。 OE=0。 while(0==EOC) { OE=1。 //啟動 AD 轉換 delay(10)。 //選擇通道 IN0 delay(10)。 軟件總體設計框圖AD 采集子程序ADDCS=0 選擇通道 1ST=1 啟動ＡＤ轉換延時１０ｍｓ讀取數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)以用于顯示 圖 軟件總體設計框圖數(shù)據(jù)顯示子程序寫一字節(jié)指令和數(shù)據(jù)顯示字符串 畫點函數(shù)畫任意線函數(shù)顯示 RAM緩沖區(qū)數(shù)據(jù) 部分程序 選擇通道及啟動 A/D 轉換程序void AD(){ ST=0。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻。第四章 軟件部分設計本設計軟件部分的設計用 51 單片機來實現(xiàn)。圖 電源電路 本章小結本章主要介紹了心電信號檢測電路的設計，給出了心電信號采集電路具體的設計方法與部分實現(xiàn)電路。首先將 9 V 電壓通過 7805 轉換成 5 V 電壓，再由LMC7660 產(chǎn)生5 V [23]。 A/D轉換電路 A/D轉換電路 電源電路設計本系統(tǒng)心電數(shù)據(jù)采集模塊采用 9 V 電池供電，各級運放的電壓為177。 將 P2． 7(地址 總 線 A15)作 為 片 選 信 號 、 在 啟 動 A/D 轉 換 時 ， 由 單 片 機 的 寫 信 號 和P2． 7 控 制 ADC0809 的 地 址 鎖 存 和 轉 換 啟 動 ， 由 于 ALE 和 START 連 在 一 起 ，因 此 ADC0809 在 鎖 存 通 道 地 址 的 同 時 ， 啟 動 并 進 行 轉 換 。 由 于ADC0809 具 有 輸 出 三 態(tài) 鎖 存 器 ， 其 8 位 數(shù) 據(jù) 輸 出 引 腳 可 直 接 與 數(shù) 據(jù) 總 線 相 連 。 由 于 ADC0809 片 內(nèi) 無 時鐘 ， 可 利 用 AT89C52 提 供 的 地 址 鎖 在 允 許 信 號 ALE 經(jīng) D 觸 發(fā) 器 二 分 頻 后 獲得 ALE 腳 的 頻 率 是 AT89C52 單 片 機 時 鐘 頻 率 的 1/6(但 要 注 意 的 是 ， 每 當 訪問 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 時 ， 將 跳 過 一 個 ALE 脈 沖 ） 。 ADC0809 與單片機的接口ADC0809 可 以 以 查 詢 方 式 或 中 斷 方 式 與 單 片 機 AT89C52 相 連 ， 本 課 題 采用 查 詢 方 式 ， 并 采 用 定 時 器 T0 定 時 4 ms 中 斷 ， 進 行 250 Hz 采 樣 。 直 到A／ D 轉 換 完 成 ， EOC 變 為 高 電 平 ， 指 示 A／ D 轉 換 結 束 ， 結 果 數(shù) 據(jù) 已 存 入 鎖存 器 ， 這 個 信 號 可 用 作 中 斷 申 請 。 START 上 升 沿 將 逐 次 逼 近 寄 存 器 復 位 。 圖 ADC0809 示意圖 ADC0809 的工作過程首 先 輸 入 3 位 地 址 ， 并 使 ALE=1， 將 地 址 存 入 地 址 鎖 存 器 中 。 VCC： 電 源 ， 單 一 ＋ 5V。 要 求 時 鐘 頻 率 不 高 于 640KHZ。 當 A／ D 轉 換 結 束 時 ， 此端 輸 入 一 個 高 電 平 ， 才 能 打 開 輸 出 三 態(tài) 門 ， 輸 出 數(shù) 字 量 。 EOC： A／ D 轉 換 結 束 信 號 ， 輸 出 ， 當 A／ D 轉 換 結 束 時 ， 此 端 輸 出 一 個高 電 平 （ 轉 換 期 間 一 直 為 低 電 平 ） 。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位 地 址 輸 入 線 ， 用 于 選 通 8 路 模 擬 輸 入 中 的 一 路 ALE： 地 址 鎖 存 允 許 信 號 ， 輸 入 ， 高 電 平 有 效 。 IN0～ IN7： 8 路 模 擬 量 輸 入 端 。 3． 外 部 特 性 （ 引 腳 功 能 ）ADC0809 芯 片 有 28 條 引 腳 ， 采 用 雙 列 直 插 式 封 裝 ， 如 圖 所 示 。 　 　 6） 工 作 溫 度 范 圍 為 40～ ＋ 85 攝 氏 度 　 　 7） 低 功 耗 ， 約 15mW。 　 　 2） 具 有 轉 換 起 停 控 制 端 。 引 腳 及 內(nèi) 部 結 構 示 意 圖如 圖 。 A/D 轉換模塊電路設計 ADC0809 簡介ADC0809 是 采 樣 分 辨 率 為 8 位 的 、 以 逐 次 逼 近 原 理 進 行 模 —數(shù) 轉 換 的 器件 。 = =R， = 49R524C =C， 、 并聯(lián)為2C， 、 并聯(lián)為R/2，設 = ， = ，45C463550R15312R該電路的傳遞函數(shù)為： ??????22 20212 2 441uf sCsAssQR???????????式中，??0 21,1354KQRC??????????調(diào)節(jié)R1,R2的比值可以控制Q的值。最典型的陷波電路是無源雙T網(wǎng)絡加運算放大器，雙T網(wǎng)絡實際是由低通和高通濾波器并聯(lián)組合成的二階有源帶阻濾波器，兩個運算放大器接成射隨狀態(tài)，增益都為l [22]。 帶通濾波電路 電平抬升電路由于本系統(tǒng)的A/，而ECG信號經(jīng)過放大后會是交變信號，為了是心電信號不失真，必須在把信號送到A/D轉換之前，把電平給抬升上去。 、 、 、 和 組成低通電路，為了不4C34R3814U損失心電信號的高頻成分，其截止頻率。OP07(圖中標識為U13和U14)是常用的通用放大器，價格便宜，它具有高精度、低功耗，低偏置的特點。即若Y1=Y3=SC,Y2=Y4=1/R,就可以得到二階有源高通濾波器，由于二階高通濾波器與二階低通濾波器在電路結構上存在對稱性，他們的傳遞函數(shù)也存在對偶關系，可得高通濾波器的傳遞函數(shù)為： ?? ??2222 203131uf KsKsAsRCQ???????當?shù)屯ê透咄V波電路串聯(lián)，可以構成帶通濾波電路，條件是低通濾波器的截止角頻率大于高通濾波電路的截止角頻率，兩者覆蓋的通帶就提供了一個帶通響應。當K﹥3時，母中系數(shù)s項變?yōu)樨?，極點就會移至s平面的右半平面，從而導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。運放接成同相放大器，其增益為 ??2134RK??? 二階有源濾波器示意圖該電路的傳遞函數(shù)推導如下：根據(jù)電路，分別列出節(jié)點C及B的電流方程∑I=0，得： ????12313234 0035ciBoCoBUYUYYK??????????聯(lián)立上式可得： ?????13412236oufisYAUYKY???????賦予Y1到Y4不同的阻容元件，可以得到不同類型的濾波器，令Y1=Y3=1/R，Y2=Y4=SC,則傳遞函數(shù)：?? ??22022 23731ufKRCAsssQ???????該傳遞函數(shù)共有兩個極點而沒有零點，是一個二階低通濾波器?！傲泓c”是分子s多項式的根，“極點”則是分母多項式的根。 右腿驅動電路 濾波電路設計(1)濾波理論模擬濾波器類型由低通、高通、帶通、帶阻以及全通等，濾波電路傳遞函數(shù)一般采用復頻率表示方式，既S域法。采用右腿驅動電路，對50Hz干擾的抑制并不以損失心電信號的頻率成分為代價。右腿驅動電路實際可以看成以人體為相加點的共模電壓并聯(lián)負反饋電路，任何流入人體的位移電流基本等于反饋電阻上的驅動電流。人體的位移電流這時候不再流入地而是流入R39和輔助放大器的輸出。右腿不直接接地而是接到輔助運算放大器U10的輸出。皮膚與接地間的接地阻抗為Z3，位移電流流經(jīng)Z3建立共模電壓，對微弱的心電信號檢測影響很大 [19]。這種極化電壓的存在限制了前置放大級的增益，為了避免截止或飽和，前置放大電路的增益不能太大，本系統(tǒng)設計的前置放大電路的增益 。前置放大級最重要的電路參數(shù)為共模抑制比參數(shù)，很大程度上取決于電路的對稱性，本系統(tǒng)采用典型的差分放大電路來作為前置放大級，可以有效地提高共模抑制比， 和1U接成射極跟隨器，可以穩(wěn)定輸入信號和提高輸入阻抗和共模抑制比； 將12U 8和 的人體共模信號檢測出來用于驅動導線屏蔽層，以消除分布電容，進34R一步提高共模抑制比： 、 、 和 構成浮地驅動電路可將人體共模信10U4R39C號放大后用于激勵人體右腿，從而降低共模電壓，較強地抑制50Hz工頻干擾。總之前置放大器的選擇要從高共模抑制比、高輸入阻抗、低噪聲和低溫漂這幾個方面著手。信號源阻抗一般在數(shù)十歐姆到數(shù)K歐姆之間，心電前置放大器的輸入阻抗應該比源阻抗至少高兩個數(shù)量級，以保證信號的不失真。極化電阻可以看作是整個電路系統(tǒng)源電阻，和前置放大電路的輸入電阻進行分壓，變化的極化電阻會導致前置放大電路的分壓輸出處于不穩(wěn)定狀態(tài)。心電信號前置放大器的共模抑制比一般要在80dB以上。(1)心電測量中，皮膚和電極接觸將引起極化電壓，如果兩個電極完全對稱，這種極化電壓數(shù)值和相位相同，將作為直流共模信號輸入到心電放大器；無處不在的工頻干擾也是一種共模干擾。前置放大器是整個前置放大電路的“心臟”，關系到前置放大電路的性能，因而它的選型非常重要 [18]。 OP07引腳圖 采集電路模塊 前置放大電路設計前置放大是整個信號放大最關鍵的環(huán)節(jié)，關系到整個模擬采集部分的工作性能。2nA）和開環(huán)增益高（對于OP07A為300V/mV）的特點，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的