基于單片機設(shè)計的脈搏測量儀

1．3 信號采集及處理系統(tǒng)
由于光電脈搏波屬于緩慢變化的微弱生理信號，信噪比低，極易受到環(huán)境噪聲和肢體運動的干擾。傳統(tǒng)的光電脈搏波信號檢測電路都采用高增益放大器，以獲得較高的檢測靈敏度，這種設(shè)計思路導(dǎo)致了檢測信號動態(tài)范圍縮小，在受到運動干擾時，將導(dǎo)致由于干擾信號而帶來的光電脈搏波信號檢測的飽和失真。本系統(tǒng)采用過采樣技術(shù)，通過對信號的高速采樣來提高采樣精度，相當(dāng)于用高分辨率的ADC對信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，達到了提高信噪比并改善動態(tài)范圍的效果。因此本系統(tǒng)對經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換而不需要任何信號調(diào)理(放大和濾波)電路。
1．4 過采樣技術(shù)的應(yīng)用
所謂過采樣技術(shù)是指以遠遠高于奈奎斯特(Nyquist)采樣頻率的頻率對模擬信號進行采樣的方法。由信號采樣量化理論可知，若輸入信號的最小幅度大于量化器的量化電平，并且輸入信號的幅度隨機分布，則量化噪聲的總功率是一個常數(shù)，在0～fs的頻帶范圍內(nèi)均勻分布。因此量化噪聲電平與采樣頻率成反比，如果提高采樣頻率，則可以降低量化噪聲電平，而由于基帶是固定不變的，因而減少了基帶范圍內(nèi)的噪聲功率，提高了信噪比，從而提高分辨率，并且采樣頻率每提高4倍，則信噪比提高4倍，相當(dāng)于A／D的分辨率提高1位。

2 軟件設(shè)計
2．1 程序設(shè)計
本文選用ADI公司的單片機ADC841，其內(nèi)部集成了速度可達400k的12位逐次逼近型ADC，分辨率為0．6mv／LSB。從軟件需求和單片機速度出發(fā)，將ADC采樣率fs定為102．4kHz，為便于計算，將過采樣倍數(shù)k定為64，則下抽取后采樣率為偽：fs／k=1600Hz，是頻率為400Hz載波的四倍，滿足奈奎斯特采樣定理。由于過采樣倍數(shù)k為64，按每提高4倍采樣率就能提高一位分辨率來計算，獲得的ADC有效分辨率能提高3位，最后能達到約15位精度，其分辨率可達到0．0763mv／LSB。設(shè)置ADCCON1=#0B2H，ADCCON2=#00H。定時器2是一個具有16位自動重裝載功能的定時器，作定時器用時，TH2和TL2計的是機器周期數(shù)，TH2和TL2內(nèi)容的自動重裝載通過寄存器RCAP2H和RCAP2L來實現(xiàn)。對這四個寄存器都進行初始化，自動裝載值為#0FFCAH。
2．2 程序源代碼