一種心音信號(hào)的數(shù)字處理方法

2、濾波、整形電路

具體電路如圖3所示。前面提到，心音在20Hz～600Hz范圍，所以必須將其它信號(hào)、噪聲濾除掉。在放大電路的末級(jí)，采用了二階壓控電壓源低通濾波器，濾除心音范圍外的干擾信號(hào)，分頻點(diǎn)設(shè)為：

f0=1/（2×3.14×RC）=600Hz

這樣，心臟跳動(dòng)的幅度很明顯的分離出來(lái)。。

U8B是一個(gè)同相跟隨器，用于增強(qiáng)帶負(fù)載能力，使信號(hào)有足夠的幅度提供給比較器。U8A、R17、R18、R19、R20和兩只穩(wěn)壓二極管構(gòu)成了一個(gè)滯回比較器。當(dāng)輸入信號(hào)受干擾或因噪聲的影響而上下波動(dòng)時(shí)，只要根據(jù)干擾或噪聲電平適當(dāng)調(diào)節(jié)滯回比較器兩個(gè)門(mén)限電平的值，就可以避免比較器的輸出電壓在高低電平之間反復(fù)跳動(dòng)。

3、單片機(jī)處理電路

單片機(jī)處理電路如圖4所示，單片機(jī)選擇 89C51。經(jīng)過(guò)比較器整形的波形，即心臟跳動(dòng)次數(shù)的脈沖，送到單片機(jī)的T1腳。該腳對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，在設(shè)定定時(shí)時(shí)間之后，將脈沖個(gè)數(shù)送累加器處理，再送到P2口顯示。P2口作輸出，P1口作位選，并用74LS07驅(qū)動(dòng)。數(shù)碼管采用7段共陰數(shù)碼管。經(jīng)過(guò)74LS07驅(qū)動(dòng)的電平，通過(guò)上拉電阻提供電源，加到數(shù)碼管對(duì)應(yīng)的管腳。

四、硬件電路調(diào)試

調(diào)試時(shí)從信號(hào)發(fā)生器輸出0Hz～2000Hz的正弦波用示波器觀測(cè)硬件電路各觀測(cè)點(diǎn)輸出信號(hào)變化情況。首先可以觀測(cè)到傳感器采集到的信號(hào)包括很多頻率成分，見(jiàn)圖5。在濾波電路中通過(guò)調(diào)整R38、R39使截止頻率逼近600Hz；通過(guò)調(diào)整R40、R41使Q值逼近0.707，直至觀測(cè)到較為理想的輸出響應(yīng)，即心臟跳動(dòng)的幅度很明顯地凸現(xiàn)出來(lái)、幾乎看不到雜波干擾為止，如圖6所示。在整形電路中，只要適當(dāng)調(diào)節(jié)電位器R19，即改變滯回比較器的門(mén)限電平，就能得到穩(wěn)定的心臟跳動(dòng)脈沖。最后再將心音傳感器貼放在人體實(shí)測(cè)，使心率測(cè)量誤差控制在±1次即可滿足測(cè)量要求。

五、小結(jié)

采用這種電路設(shè)計(jì)的聽(tīng)診器對(duì)聲音的擴(kuò)大能力是常規(guī)聽(tīng)診器的14倍，合理的濾波電路設(shè)計(jì)大大減少了聽(tīng)診部位邊緣地帶噪音的傳入，并使醫(yī)生更能有效區(qū)分心音和其它生理性聲音。對(duì)于在噪音大的環(huán)境中看病的醫(yī)生來(lái)說(shuō)，采用這種處理電路可以得到非常理想的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 丁元杰.單片微機(jī)原理及應(yīng)用第2版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999

[2] 何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編第1版[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996

[3] 黃賢武，鄭筱霞.傳感器原理與應(yīng)用第6版[M].成都：電子科技大學(xué)出版社，2001