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2基于MCU的便携式心电监护系统设计--硬件电路设计 2基于MCU的便携式心电监护系统设计--硬件电路设计

格式:word 上传:2022-06-25 18:30:12

《2基于MCU的便携式心电监护系统设计--硬件电路设计》修改意见稿

1、“.....是允许高于截止频率的信号通过,将低于截止频率的信号滤除。为了抑制信号的直流漂移基线漂移和各种低频噪声,使用了由和构成的高通滤波器,如图中间部分所示。根据电路特性,其传递函数为其幅频特性为假设为截止频率,则其幅频特性又可表示为其中为滤波电路的特性频率。当,电路增益为当,电路达到截止频率当,电路无衰减。带入数值计算得高通滤波器的截止频率为即高于的信号可以通过。使用软件对高通滤波器进行仿真,仿真结果如图所示。从仿真结果可以知道,高通滤波器的截频率为,即带宽大于等于的信号都能通过。图高通滤波器幅频特性曲线后级放大电路数字电路使用了单片机内部集成的进行转换,转换接口要求的模拟信号电压输入范围在。经过前置放大电路的放大......”

2、“.....还不能满足转换器的输入需要,因此要设计个增益为左右的后级放大电路,进行二次放大,使采集处理模块的整体放大倍数达到倍。后级放大电路如图右部分所示,由放大器和电阻组成,通过调节可变电阻设置增益,增益计算公式为。当取值左右时,增益达到多,满足设计要求。陷波电路由人体分布电容和测量系统的输入导线耦合而引入的工频干扰,是人体心电信号的主要干扰来源之,对心电波形有较大影响。尽管已经采用了前置放大和右腿驱动电路抑制了部分共模干扰,但部分以差模形式存在的工频干扰仍然无法滤除,且频率为左右,刚好在心电信号有效频带内。因此,需要设计专门的陷波电路消除干扰。本课题选用对称型双有源带阻陷波器抑制信号测量中的工频干扰。电路图如图所示......”

3、“.....只有保持,和之间以及,和之间的对称关系,才能使双网络的谐振频率衰减到零。同时陷波点的衰减程度不够也会降低心电信号的信噪比。陷波器的特性参数为由公式可知,值越大,品质因数越高,频率的选择性越好。但是值过大,又会产生波形失真。同样值过大也会影响滤波器稳定性,本心电监护系统中取,则。图陷波电路使用软件对陷波电路进行仿真,仿真结果如图所示。由图可知,陷波器在时陷波特性明显,能够很好地去除工频干扰。图陷波器幅频特性曲线数字电路单片机控制模块设计数字电路的主要工作是先接收采集处理模块输出的模拟信号,然后利用片内集成的进行转换,将转换后的数字信号存储到卡,并与机进行通信,最后把心电数据传送给机,以实现机编写应用程序......”

4、“.....图开发板及调试器单片机介绍本课题采用单片机作为数字电路设计的核心,它是款集成的混合信号片上系统,其结构框图如图所示。图单片机系统结构示意图的些主要特性有模拟外设位最大可编程转换速率达的通道单端差分输入内置温度传感器电压比较器片内电压基准监视器和时钟丢失检测器。数字外设具有硬件实现的增强型和增强型个耐压的端口个通用位定时计数器个捕捉比较模块位可编程计数器定时器阵列。时钟源内部具有精度为的内部振荡器,个针对控制器的倍时钟乘法器外部振荡器,可使用晶振外部时钟或等在节电方式下,可切换时钟源。功能控制模块符合规范支持全速和低速两种通信模式运行有个端点个的专用缓存片内集成的接收器,省去了外部电阻集成时钟恢复电路和倍时钟乘法器,无需外接晶振......”

5、“.....可存放程序或数据。片内调试模块具有片内线接口调试电路,可实现全速非侵入式的在系统调试,支持断点单步观察点及运行和停机命令,可以观察修改存储器和寄存器,调试效率高。控制器内核高速流水线指令结构指令执行速度快时钟频率为扩展的中断系统,有个中断源。封装及使用温度脚封装,使用温度为。转换器心电信号经过前面的放大滤波电路,能够获得比较纯净的信号,可以送入单片机进行数字电路处理。的由个位逐次逼近型寄存器和两个通路模拟多路选择器组成。当控制寄存器中的第位使能位被置时,表示被使能工作,可以进行数据转换当位被置时,表示禁止,处于低功耗关断状态。通过设置正输入通道选择寄存器......”

6、“.....正输入可以选择端口或片内温度传感器负输入可以选择端口或。本设计选择本课题虽然对基于的心电监护系统做了定的研究,并取得了些成果。但由于时间和经验等多方面条件的限制,只对监护系统的部分内容进行了设计,且存在许多的不足,距离实际应用和生产还有定差距,有待今后继续研究。需要完善的工作主要有由于人体体表心电信号微弱,干扰信号比较多,需要进步改进采集处理电路,增强其抗干扰能力。以低成本高性能为目的,改进系统的硬件电路。增加心电监护系统的功能,例如脉搏血氧呼吸波的检测等,使系统更加全面,满足用户不同需求。综合以上分析,本课题设计的心电监护系统具有成本低准确度高操作简便等优点。通过进步的研究和完善,相信可以形成套功能完备的心电监护系统......”

7、“.....另外,由于所学知识和课题研究时间的限制,课题中可能会存在些不足之处,敬请各位老师批评指正。参考文献卢喜烈现代动态心电图学北京人民军医出版社,王保华生物医学测量与仪器上海复旦大学出版社,石毓澍心肌电生理学进展北京中国科学技术出版社,冯海新,吕聪敏,张丽华临床心电学及图谱详解北京人民军医出版社,谢永生便携式动态心电信号数据采集器的设计电子技术应用温全,张崇巍便携式心电监护仪的设计仪器仪表用户朱磊基于的低成本数据采集器设计电子设计工程,闵珊,张歆东基于的心电监护系统设计吉林大学学报信息科学版秦龙,张小平......”

8、“.....张洪润单片机应用设计例北京北京航空航天大学出版社,童长飞系列单片机开发与语言编程北京航空航天出版社,徐爱钧,彭秀华单片机高级语言环境编程与应用北京北京航空航天大学出版社,马忠梅,籍顺心单片机的语言程序设计北京北京航空航天大学出版社,闫石数字电子技术基础北京高等教育出版社,姚翔基于卡的动态心电系统研究医疗卫生装备,谭浩强程序设计第二版北京清华大学出版社,朱磊,刘东与基于的通信单片机与嵌入式系统应用,王瑜,郝迎吉,呼靳宏基于的音频信号发生器的设计与实现电子设计工程许剑,邹小芳,王建华在中利用实现数据采集微计算机信息王磊,郑崇勋......”

9、“.....致谢在本课题即将完成之时,谨向所有给予我帮助关心和指导的老师同学亲友表示由衷的感谢,感谢我的蔡伟超老师和赵辉,您们不仅在我的课题研究中给予了学术上的指导和帮助,还在日常的生活中给予了细致的关心。在此,我要对您们表达我深深的感激之情,感谢陪伴我四年的室友们,在大学与你们同度过的美好时光,是值得我生珍惜的宝贵财富。感谢我的家人,父母永远是儿女最坚强的后盾,你们对我的殷殷鼓励默默支持谆谆教诲使我能专注于科研学习,你们是我永不停息的原动力。感谢所有参考文献的作者们,你们为我的课题研究提供了极大的帮助和启发。谨以此文给所有关心支持我的亲人和朋友们,祝你们幸福安康。单端工作方式,为负输入......”

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