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基于AT89C51单片机的心音、脉搏采集系统设计 基于AT89C51单片机的心音、脉搏采集系统设计

格式:word 上传:2022-06-25 16:14:25

《基于AT89C51单片机的心音、脉搏采集系统设计》修改意见稿

1、“.....接着计算转换次数,当转换次数没有达到时,则中断读取转换结果,并且开始调用串口子程序而当转换次数达到时,则控制切换到另通道,再中断读取转换结果并调用串口子程序。转换子程序的流程图如图所示,其程序代码见附录所示。开始中断向量设置选择通道,外存存放地址设为,数据转换个数清零,启动转换等待转换结束中断结束外存数据存放地址加,转换次数加转换次选中通道为,为中断返回中断处理读取转换结果切换到通道,数据转换个数清零,外存存放地址为,启动转换切换到通道,数据转换个数清零,外存存放地址为,启动转换开始图转换子程序的流程图串口通信子程序定时器计数器既作为波特率发生器又作为中断源。首先运行初始化程序,设置为中断允许状态,选用串口方式,波特率设置为,由此计算出初值为。最后由单片机控制输出信号。串口通信子程序的流程图如图所示,其程序代码见附录所示......”

2、“.....假设输入的心音信号为幅度,频率的正弦信号输入的脉搏信号为幅度,频率的正弦信号。下面详细介绍信号处理电路对采集的心音和脉搏信号进行的滤波和放大功能。心音前置放大电路波形仿真图如图所示。通过仿真图可以看出,输入幅值为的心音信号,经过心音前置放大电路后,输出幅值为的心音信号。因此可以算出前置放大电路的放大倍数为,符合电路设计要求。图心音前置放大电路波形仿真图心音带通滤波电路波形和频谱显示仿真图如图所示。通过波形显示仿真图可以看出,输入幅值为的心音信号,经过心音带通滤波电路后,输出幅值为的心音信号。因此可以算出带通滤波电路的放大倍数为。通过频谱仿真图可以看出,心音带通滤波电路的截止频率范围为,而人体心音的频率范围大约为。综上所述,电路符合设计要求。图心音带通滤波电路波形和频谱显示仿真图心音后级放大电路波形显示仿真图如图所示。通过仿真图可以看出,输入信号的幅值为,经过心音后级放大电路的输出信号的幅值为......”

3、“.....采集的心音信号的幅度约左右,而转换器的输入范围为左右,因此系统所要求的放大倍数为倍左右。本系统心音前置放大电路的放大倍数为倍,带通滤波电路放大倍数为倍,后级放大电路的放大倍数为倍,因此心音信号处理电路放大的倍数为,满足设计要求。图心音后级放大电路波形显示仿真图脉搏信号初级放大电路波形显示仿真图如图所示。通过仿真图可以看出,输入信号的幅值为,经过心音前置放大电路的输出信号的幅值为,因此可以算出前置放大电路的放大倍数为。该电路主要是抑制高频信号,对工频干扰信号进行初步衰减,同时对有用脉搏信号进行初步放大。图脉搏信号初级放大电路波形显示仿真图心音带通滤波电路波形和频谱显示仿真图如图所示。通过波形显示仿真图可以看出,输入信号的幅值为,经过心音带通滤波电路的输出信号的幅值约为,从而看出经过滤波电路的信号进行了衰减。由于脉搏信号的频率范围为,而接近于,所以电路只设计了个低通滤波器来滤除高频干扰。通过频谱仿真图可以看出......”

4、“.....因此从滤波频带范围来说,电路符合设计要求,信号后级必须加级电路来对信号进行放大。图脉搏信号滤波电路波形显示仿真图脉搏信号后级放大电路波形显示仿真图如图所示。此电路采用了可变增益反向放大电路,通过调节的阻值,信号放大倍数可为。仿真图谢你们,附录主程序程序代码开中断允许总控制位外部中断为负边沿触发开中断定时器设置工作模式串口工作在方式为,波特率不翻倍通信波特率为启动定时器开定时器中断使清,选择通道通道输入的信号存储在单元中使外部存储器的片选信号有效使得的和均为正脉冲启动转换读取转换结果,并存入外存设置采取数据个数为个,启动转换启动转换定时器工作模式串口工作方式为,波特率不翻倍通信波特率为附录转换程序代码外部中断为负边沿触发开中断,使为,选择通道通道输入的信号存储在单元中使外部存储器的片选信号有效使得的和均为正脉冲启动转换读取转换结果,并存入外存采样数据个数为个,启动转换启动转换附录串口通信程序代码定时器工作模式串口工作方式为......”

5、“.....经过后级放大电路的输出信号的幅值约为,因此可以算出后级放大电路的放大倍数约为,在设计放大倍数范围内。如果想要改变电路的增益,可以调节的阻值。图脉搏信号后级放大电路波形显示仿真图信号通过信号处理模块,则进入主控模块进行存储和输出,下面利用软件对系统主控电路进行仿真。仿真实现过程中,由于本文没有制作实物,无法和硬件设备机连接显示,因此本文利用示波器代替机进行软件仿真。仿真图中,假设输入心音信号为正弦信号,脉搏信号为脉冲信号,频率都为。心音脉搏处理信号分别输入转换电路的模拟输入端口的和,信号先转换成数字信号,然后单片机控制存储到外存储单元。由于示波器不具备机的转换功能,所以电路中设计了的芯片,对输入示波器中的信号进行转换。仿真图表明,采集到幅值为的心音信号和的脉搏信号,两种信号的频率不变。电路如图所示。图心音和脉搏信号显示仿真图结论本文通过心音和脉搏的传感器模块心音和脉搏信号处理电路模块和系统主控电路模块成功的综合采集了心音和脉搏信号......”

6、“.....可以融合处理与分析获取心音脉搏等特征参数,利用智能化的信息融合方法分析人体的心血管功能是否正常,系统具有实时性好可靠性高等优点。但是在以下几个方面还可以做进步研究和努力。首先,本系统虽然实现了心音和脉搏的波形显示,但是由于硬件条件的限制,显示波形是用示波器代替机。如果在机上显示还可以应用编程语言实现两种信号波形的精确定位的,便于医生诊断。另外为了使系统更具有实用性,今后还可以增加心电信号的采集显示。在波形显示方面,以后还可以改用来实现,增加波形显示和回放功能。更进步的,进行心音和脉搏信号的各种分析,包括时域频域分析及二者之间关联性的分析研究,为系统的实际应用打好基础。参考文献武丽,李翔新型多功能电子听诊器的结构及工作原理西南科技大学学报黄世林,孙明异中医脉象研究北京人民卫生出版社,,王海滨心音信号的特征矢量辨别分析第四军医大学学报张彦释,姜兴渭多传感器信息融合及其在智能故障诊断中的应用综述传感器技术张东清......”

7、“.....张洪润,张亚凡传感器技术与应用教程北京清华大学出版社,谭江平心音信号采集和分析系统的研制重庆重庆大学,石小波便携式数字化心音分析仪的研究重庆重庆大学,燕海霞,王忆勤,李福凤心音信号分析方法的研究与应用新解中医药学刊邓东云,林家瑞种生理弱电信号的模拟处理电路的设计中国医疗器械杂志乔爱科,伍时桂动脉中的脉搏波理论生物医学工程学杂志罗山鹰,娄文忠种用于人体脉搏的信号采集系统兵工自动化吴延军心音的产生与传导机制生物医学工程杂志蔡轶晰,沈兰荪,黄祥林脉象分析仪的研究进展电子测量与仪器学报张晔,王玉民主编单片机应用技术西安高等教育出版社,李朝青,刘艳玲,沈怡麟等编著单片机与机网络通信技术北京北京航空航天大学出版社,刘茜单片机通信技术与工程实践北京人民邮电出版社,致谢经过几个月的努力,本课题终于顺利完成。首先感谢我的指导老师周来秀老师,论文从选题到完成的整个过程中,得到了周老师的热情帮助和精心指导......”

8、“.....对我的学习产生了大的促进作用,在此衷心的感谢您,另外,还要感谢大学四年所有电子信息工程专业老师在我学习中给予的帮助和支持。本文在写作过程中参考了大量的文献资料,主要文献资料已开列出来,在此向所有的作者表示深深的感谢,正是因为有这么多人的支持和帮助,本课题才能顺利完成,谢力强,除了要提取微弱的心音信号外,还要求它不受人声,工频等信号的干扰。通过对各方因素考虑,设计中选用驻极体式话筒。脉搏传感器的选择目前常见的脉搏采集方法有心电电位方法光电方法压力传感器方法电容传感器方法和电声传感器方法。以上这些方法中,心电电位的方法和光电传感器的方法在目前临床应用的比较普遍。而电容电声和压力传感器的方法在临床上多用于无创血压测量中的脉搏测量。目前医疗产品中临床上的脉搏采集发展到光电传感器采集脉搏方法为主。光电传感器种类也比较多,大多都可用于对脉搏采集。它们有光敏电阻光敏电池光敏二极管等。以上几种光电传感器各有自己的特点,可用于不同情况下的脉搏采集。光敏电阻......”

9、“.....输出电流大受温度的影响小抗干扰能力比较强可靠性好器件本身不容易发生故障,它的缺点是响应时间慢。光电二极管和光电三极管它的特点是灵敏度高,响应时间快但它受温度影响比较大受光面小而且有非常强的方向性抗干扰能力弱它的另个特点是不同型号的管子对光谱响应有很大不同。光敏电池传感器它的特点是受光面积大输出电流小灵敏度高响应速度快光谱比较宽受温度影响比较小,抗干扰能力般。综合以上光学传感器的特点,本文选用光敏电阻传感器,利用它的体积小方向性小光谱宽,抗干扰能力强可靠性好,安装方便等特点,用它设计的脉搏采集系统可以满足要求。心音信号处理电路的设计心音前置放大电路根据心电信号的特点,前置级应该满足下述要求高输入阻抗。被提取的心电信号是不稳定的高内阻源的微弱信号,为了减少信号源内阻的影响,必须提高放大器输入阻抗。高共模抑制比。人体所携带的工频干扰以及所测量的参数以外的生理作用的干扰,般为共模干扰,前置级须采用高的差动放大形式,能减少共模干扰向差模干扰转化......”

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