基于ZigBee無線傳輸?shù)碾娮勇犜\器

3 系統(tǒng)各硬件模塊的實(shí)現(xiàn)

　　3.1 心音采集模塊

　　心音是在心動(dòng)周期內(nèi)，由于心機(jī)收縮和舒張、瓣膜啟閉、血流沖擊心室壁和大動(dòng)脈等因素引起的機(jī)械振動(dòng)。通常有效的人體心音信號(hào)頻率為0～600 Hz，由于心音信號(hào)比較微弱，周圍環(huán)境干擾以及其他各種人為因素常常會(huì)帶來大量的干擾雜音，直接用麥克風(fēng)采集心音效果并不好。為了更好地隔離雜音干擾，增強(qiáng)采集端心音強(qiáng)度，加入了心音聽診頭，如圖2所示。

　　采用MEMS麥克風(fēng)對(duì)心音信號(hào)進(jìn)行采集，同傳統(tǒng)的駐極性體麥克風(fēng)相比，MEMS麥克風(fēng)體積小、集成度高，且靈敏度為-42 dB，同駐極體麥克風(fēng)大致相當(dāng)。

　　3.2 增益和濾波模塊

　　實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)麥克風(fēng)采集到的心音信號(hào)幅值通常為30～60 mv，范圍小不便于觀察，需要對(duì)采集到的心音數(shù)據(jù)進(jìn)行電壓提升和放大處理。另外，心音信號(hào)的有效頻率為0～600 Hz，為了消除高頻信號(hào)的干擾，引入了截止頻率為600 Hz的有源低通濾波器。由于信號(hào)放大和濾波單元均用到了運(yùn)算放大器，為了減小電路占用面積，設(shè)計(jì)中分別采用一級(jí)運(yùn)算放大器和一級(jí)有源濾波器。信號(hào)調(diào)理模塊電路圖如圖3所示。集成運(yùn)放采用ADI公司生產(chǎn)的AD8607，它包含有2個(gè)獨(dú)立的低功耗、低噪聲CMOS運(yùn)算放大器AD8603，供電電壓為1.8～6 V，工作電流不超過50μA，最大輸入偏置電流為1pA。

　　經(jīng)過電路調(diào)理后，可以在示波器上觀測(cè)到可識(shí)別性較高的心音波形，如圖4所示。

　　3.3 無線傳輸模塊

　　圖5為無線傳輸模塊電路圖。無線傳輸模塊由TI公司生產(chǎn)的新一代2.4 G無線收發(fā)芯片CC2530為核心，芯片集成了增強(qiáng)型8051內(nèi)核，內(nèi)部采用流水線結(jié)構(gòu)，指令周期短。芯片具有256KB的Flash，低功耗設(shè)計(jì)使得芯片在收發(fā)狀態(tài)下的功耗都比較低，能夠保證長(zhǎng)時(shí)間工作。6mm× 6mm的封裝使芯片及外圍電路占用的空間大大減小，非常適合對(duì)結(jié)構(gòu)要求緊湊的設(shè)計(jì)需求。芯片的工作電壓為2～3.6 V，最大發(fā)送電流(發(fā)送功率為1 dBm時(shí))為29 mA。CC2530內(nèi)部包含有12位的8通道分辨率可配置的A/D轉(zhuǎn)換器，設(shè)計(jì)中采用該轉(zhuǎn)換器對(duì)調(diào)理之后的心音信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速率為1.2ksps，采樣精度達(dá)到±4.6LSB。

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