基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的脈搏測(cè)量?jī)x

1．3 信號(hào)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(hào)，信噪比低，極易受到環(huán)境噪聲和肢體運(yùn)動(dòng)的干擾。傳統(tǒng)的光電脈搏波信號(hào)檢測(cè)電路都采用高增益放大器，以獲得較高的檢測(cè)靈敏度，這種設(shè)計(jì)思路導(dǎo)致了檢測(cè)信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍縮小，在受到運(yùn)動(dòng)干擾時(shí)，將導(dǎo)致由于干擾信號(hào)而帶來的光電脈搏波信號(hào)檢測(cè)的飽和失真。本系統(tǒng)采用過采樣技術(shù)，通過對(duì)信號(hào)的高速采樣來提高采樣精度，相當(dāng)于用高分辨率的ADC對(duì)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，達(dá)到了提高信噪比并改善動(dòng)態(tài)范圍的效果。因此本系統(tǒng)對(duì)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換而不需要任何信號(hào)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于奈奎斯特(Nyquist)采樣頻率的頻率對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣的方法。由信號(hào)采樣量化理論可知，若輸入信號(hào)的最小幅度大于量化器的量化電平，并且輸入信號(hào)的幅度隨機(jī)分布，則量化噪聲的總功率是一個(gè)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(jì)
2．1 程序設(shè)計(jì)
本文選用ADI公司的單片機(jī)ADC841，其內(nèi)部集成了速度可達(dá)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(jī)速度出發(fā)，將ADC采樣率fs定為102．4kHz，為便于計(jì)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(jì)算，獲得的ADC有效分辨率能提高3位，最后能達(dá)到約15位精度，其分辨率可達(dá)到0．0763mv／LSB。設(shè)置ADCCON1=#0B2H，ADCCON2=#00H。定時(shí)器2是一個(gè)具有16位自動(dòng)重裝載功能的定時(shí)器，作定時(shí)器用時(shí)，TH2和TL2計(jì)的是機(jī)器周期數(shù)，TH2和TL2內(nèi)容的自動(dòng)重裝載通過寄存器RCAP2H和RCAP2L來實(shí)現(xiàn)。對(duì)這四個(gè)寄存器都進(jìn)行初始化，自動(dòng)裝載值為#0FFCAH。
2．2 程序源代碼