基于單片機(jī)的心電圖儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)doc-展示頁(yè)
2024-08-02 01:19本頁(yè)面
【正文】 切換一次89C51能夠采集存儲(chǔ)完一次心電信號(hào)，我們用89C51來同時(shí)控制切換率和采樣率，這樣就切保了同步，同時(shí)也保證了心電信號(hào)不會(huì)被漏存少存。由于這種方法的思路非常清晰，各通道之間干擾小，但總體來說由于采用了兩個(gè)通道，耗資大，所以本設(shè)計(jì)不采用此方案。⑥單片機(jī)控制模塊：系統(tǒng)的主控制器，控制其他協(xié)調(diào)工作。⑤波形A/D采集存儲(chǔ)模塊：以單片機(jī)為核心，利用ADC0809。③ 高/低通濾波電路：采用LM324作為核心，用大小相當(dāng)?shù)碾娮桦娙輼?gòu)成濾波電路。
二、系統(tǒng)原理圖以及各模塊的說明系統(tǒng)原理圖 圖一模塊說明： ①導(dǎo)聯(lián)選擇：采用CD4051來完成，用單片機(jī)來控制。然后通過A/D和D/A轉(zhuǎn)換，輸出給示波器，若合理的選擇器件參數(shù)，可使其輸出波形失真小。由于這些原因，我們不采用這種方法。它在一定的程度上可以達(dá)到題目要求。 方案一：采用模擬分立元件，可以產(chǎn)生心電波，但采用模擬元件太大，即使使用單片機(jī)電路參數(shù)也與外部元件有關(guān)，外接的電阻電容對(duì)參數(shù)影響很大，在濾波過程中會(huì)出現(xiàn)很大的干擾，使得輸出不精確，即此電路抗干擾能力低，成本也高；而且靈活性差，不能實(shí)現(xiàn)各種輸出的智能化。 一、方案的提出與比較方案的提出圖１所示是一個(gè)心電數(shù)據(jù)系統(tǒng)的組成框圖，其中心電信號(hào)由專用電極拾取后送入前置放大器初步放大，并在對(duì)各干擾信號(hào)進(jìn)行一定抑制后送入帶通濾波器，以濾除心電頻率范圍以外的干擾信號(hào)。為了不失真地檢出有臨床價(jià)值的干凈心電信號(hào)，往往要求心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有高精度、高穩(wěn)定性、高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲及強(qiáng)抗干擾能力等性能。~100Hz，幅度約為0~4mV，信號(hào)十分微弱。 簡(jiǎn)易心電圖儀的設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)者：汪仨 王彪 魯成華 譚桂仁 謝華超 劉柱康摘 要 心電圖是臨床疾病診斷中常用的輔助手段。心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是心電圖檢查儀的關(guān)鍵部件。由于心電信號(hào)中通常混雜有其它生物電信號(hào)，加之體外以50Hz工頻干擾為主的電磁場(chǎng)的干擾，使得心電噪聲背景較強(qiáng)，測(cè)量條件比較復(fù)雜。本設(shè)計(jì)利用89C51和A/D轉(zhuǎn)換以及多路模擬開關(guān)設(shè)計(jì)了一種符合上述要求的多路心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。主放大器可將濾波后的信號(hào)進(jìn)一步放大到合適范圍后，再經(jīng)50Hz陷波器濾除工頻和肌電干擾，然后將符合要求的心電模擬信號(hào)由模擬輸入端送入高速ADC，以進(jìn)行高精度A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)。 方案二：采用以89C51為核心，采用INA128芯片作為前置放大，運(yùn)用多級(jí)運(yùn)放電路來提取信號(hào)。但是，共模抑制比很難達(dá)到發(fā)揮80db以上，而且精確度不高，在以后的輸出中會(huì)出現(xiàn)很多的毛刺。 方案三： 以89C51為中心、采用性能優(yōu)良的AD620管作為前置放大，既可以提高放大倍數(shù)，也可以提高共模抵制比、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。所以采用此方案。 ② 前置放大：采用AD620來完成，前置放大是心電數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，用來把取樣的信號(hào)進(jìn)行放大，具有很高的共模抑制比和1～1000倍信號(hào)放大。④50Hz陷波電路：采用LM324作為核心，用大小相當(dāng)?shù)碾娮桦娙輼?gòu)成陷波電路，電路簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。由于89C51內(nèi)的存儲(chǔ)空間不夠，我們擴(kuò)展了兩片RAM，使存儲(chǔ)深度達(dá)到了16KB，即每一個(gè)通道存儲(chǔ)8KB。三、系統(tǒng)電路與理論數(shù)據(jù)（1）導(dǎo)聯(lián)通道的選擇 方案一：兩個(gè)導(dǎo)聯(lián)均采用兩個(gè)相同的通道，即采用兩個(gè)儀表放大器INA12兩個(gè)濾波通道、兩個(gè)50Hz陷波通道以及兩個(gè)主放大電路、兩個(gè)電平移位電路，然后通89C51來控制ADC0809來選擇通道來進(jìn)行處理。 方案二：采用模擬開關(guān)4051，在兩個(gè)導(dǎo)聯(lián)通道均通過儀表放大器以后再通過4051進(jìn)行通道的選擇，然后送到后級(jí)進(jìn)行處理。 方案三：在前置放大前級(jí)采用類比多工器ADG609，考慮到一般生理信號(hào)都屬于差動(dòng)式的，而ADG609的類比信號(hào)的輸入范圍介于Vss與Vdd之間，且有四個(gè)切換對(duì)，可以很輕易地經(jīng)由89C51的設(shè)定來更改切換的頻率，除此之外還具有快速切頎時(shí)間（Ton75ns max*Toff45ns max）、低啟動(dòng)阻抗、低消耗功率，以上這些特性都符合此設(shè)計(jì)的要求。方案二：心電信號(hào)為一差動(dòng)式信號(hào)并且小于4mV,通常信號(hào)會(huì)先經(jīng)過第一級(jí)的適當(dāng)放大后,再經(jīng)過高低通濾波器,采用分級(jí)放大的原因是為了避免直流偏壓經(jīng)過放大后,造成后級(jí)的電飽和,在這里我們采用了低功耗,高精度的儀表放大器AD620, AD620輸入端采用超β處理技術(shù)，具有低輸入偏置電流、低噪音、高精度、較高建立時(shí)間、低功耗等特性，共模抑制比可達(dá)130dB，非常適合作為醫(yī)療儀器前置放大器使用。為防止前置放大器工作于飽區(qū)和或截止區(qū)，其增益不能過大。因此,我們采用了此方案。（3）心電信號(hào)處理部分心電信號(hào)屬于低頻小信號(hào),易受干擾,因此必須對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行高通,低通,。LM324具有高精度、低偏置、低功耗等特性，片內(nèi)集成了兩個(gè)運(yùn)放，可靈活組成各類放大和濾波電路。其中，Ｕ６Ａ、Ｃ６、Ｃ７、Ｒ８、
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