人體心電心音信號同步檢測系統(tǒng)設(shè)計
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1．2．3 濾波與電平抬升電路
由于心電與心音信號都是低頻微弱強(qiáng)噪聲背景信號，在采集過程中極易引入干擾和噪聲，這些干擾主要有基線漂移、50 Hz工頻干擾、高頻噪聲等，為了獲取相對純凈的心電與心音信號，設(shè)計了二階有源帶通濾波電路和50 Hz雙T陷波電路。由于心電的頻率范圍為O．05 Hz～150 Hz，所以心電帶通濾波器低頻截止頻率取為0．05 Hz，高頻截止頻率取為150 Hz。心音的頻率范圍為5 Hz～600 Hz，所以心音帶通濾波器低頻截止頻率取為5 Hz，高頻截止頻率取為600 Hz。
由電極和傳感器獲取的心電心音信號在經(jīng)過前置放大和濾波之后，其信號電壓范圍約是-0．5 V～1．5 V，由于輸出有負(fù)值，所以用同相放大電路來做一個線性調(diào)整，實現(xiàn)電平抬升，將輸出電壓調(diào)整至1．5 V～3．5 V，抬高了2 V。
然后經(jīng)過后置放大把信號送入A／D轉(zhuǎn)換器，為下一步的模數(shù)轉(zhuǎn)換做準(zhǔn)備。
1．3 數(shù)字電路部分
數(shù)字電路由A／D轉(zhuǎn)換、MSP430F149單片機(jī)、USB通信接口電路和PC機(jī)組成，
1．3．1 A／D轉(zhuǎn)換與單片機(jī)
單片機(jī)選用MSP430F149單片機(jī)，MSP430F149單片機(jī)是16位RISC系列單片機(jī)之一。具有低電源電壓、超低功耗、具有60 k的ROM、2 k的RAM、8個通道采樣率可高達(dá)200 kb／s的內(nèi)置12位的AD轉(zhuǎn)換器，使得系統(tǒng)集成度提高、抗干擾能力增強(qiáng)。
A／D轉(zhuǎn)換利用MSP430F149單片機(jī)的內(nèi)置12位的AD轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入單片機(jī)，根據(jù)采樣定理，采樣頻率取為500 Hz，可以保證元失真的采集心電和心音信號。MSP430F149的ADCl2模塊提供了4種轉(zhuǎn)換模式：單通道單次轉(zhuǎn)換，系列通道單次轉(zhuǎn)換，單通道多次轉(zhuǎn)換，多通道多次轉(zhuǎn)換。我們采用雙通道、雙采樣、兩次轉(zhuǎn)換的方法實現(xiàn)同步采樣。并由單片機(jī)、控制電路和軟件實現(xiàn)采樣通道號、采樣速度，采樣時長等的控制選取。
1．3．2 USB通信接口電路
USB選用帶并行總線的USB接口器件PDIUSBDl2，它是一款符合通用串行總線USB 1．1版規(guī)范，高性能USB接口器件，集成了SIE、FIF存儲器、收發(fā)器以及電壓調(diào)整器，可與任何外部微控制器／微處理實現(xiàn)高速并行連接的低成本、高可靠性器件。
MSP430F149單片機(jī)與USB接口器件PDIUSBDl2連接時，MSP430F149端口P5作為數(shù)據(jù)總線，ALE接地，使用P4．2與AO連接作為命令和數(shù)據(jù)的控制線，A0為低電平時傳輸數(shù)據(jù)，A0為高電平時傳輸命令。由于MSP430F1149的P1．2邊沿觸發(fā)中斷，而PDIUSBDl2產(chǎn)生的INT_N是電平觸發(fā)中斷，所以需要計時器Timer_B產(chǎn)生一個1 000 kHz的PWM方波信號，D12中斷引腳信號與該信號相“或”以后輸出到MSP430F149的中斷輸入引腳。
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