基于单片机的心电图仪系统设计.pdf下载

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简易心电图仪的设计方案 摘 要 心电图是临床疾病诊断中常用的辅助手段。心电数据采集系统是心电图检查仪的 关键部件。人体心电信号的主要频率范围为 0.05Hz~100Hz，幅度约为 0~4mV，信号十 分微弱。由于心电信号中通常混杂有其它生物电信号，加之体外以 50Hz 工频干扰为主 的电磁场的干扰，使得心电噪声背景较强，测量条件比较复杂。为了不失真地检出有临 床价值的干净心电信号，往往要求心电数据采集系统具有高精度、高稳定性、高输入阻 抗、高共模抑制比、低噪声及强抗干扰能力等性能。本设计利用 89C51 和 A/D 转换以 及多路模拟开关设计了一种符合上述要求的多路心电数据采集系统。 一、方案的提出与比较 1、方案的提出 图１所示是一个心电数据系统的组成框图， 其中心电信号由专用电极拾取后送入前 置放大器初步放大，并在对各干扰信号进行一定抑制后送入带通滤波器，以滤除心电频 率范围以外的干扰信号。主放大器可将滤波后的信号进一步放大到合适范围后，再经 50Hz 陷波器滤除工频和肌电干扰，然后将符合要求的心电模拟信号由模拟输入端送入 高速 ADC，以进行高精度 A/D 转换和数据的采集存储。 方案一：采用模拟分立元件，可以产生心电波，但采用模拟元件太大，即使使用单 片机电路参数也与外部元件有关，外接的电阻电容对参数影响很大，在滤波过程中会出 现很大的干扰，使得输出不精确，即此电路抗干扰能力低，成本也高；而且灵活性差， 不能实现各种输出的智能化。 ， 方案二：采用以 89C51 为核心，采用 INA128 芯片作为前置放大，运用多级运放电 路来提取信号。它在一定的程度上可以达到题目要求。但是，共模抑制比很难达到发 挥 80db 以上，而且精确度不高，在以后的输出中会出现很多的毛刺。由于这些原因， 我们不采用这种方法。 方案三： 以 89C51 为中心、采用性能优良的 AD620 管作为前置放大，既可以提 高放大倍数，也可以提高共模抵制比、电路结构简单。 。然后通过 A/D 和 D/A 转换， 输出给示波器，若合理的选择器件参数，可使其输出波形失真小。所以采用此方案。 二、系统原理图以及各模块的说明 1、系统原理图 图一 2、模块说明： 导联选择：采用 CD4051 来完成，用单片机来控制。 前置放大：采用 AD620 来完成，前置放大是心电数据采集的关键环节，用 来把取样的信号进行放大，具有很高的共模抑制比和 1～1000 倍信号放大。 高/低通滤波电路：采用 LM324 作为核心，用大小相当的电阻电容构成滤波 电路。 50Hz 陷波电路：采用 LM324 作为核心，用大小相当的电阻电容构成陷波电 路，电路简单，容易实现。 波形 A/D 采集存储模块：以单片机为核心，利用 ADC0809，以 2.5KHz 的速 率对输入信号进行采集。由于 89C51 内的存储空间不够，我们扩展了两片 RAM，使存 储深度达到了 16KB，即每一个通道存储 8KB。 单片机控制模块：系统的主控制器，控制其他协调工作。 三、系统电路与理论数据 （1）导联通道的选择 方案一：两个导联均采用两个相同的通道，即采用两个仪表放大器 INA128、两个 滤波通道、 两个 50Hz 陷波通道以及两个主放大电路、 两个电平移位电路， 然后通 89C51 来控制 ADC0809 来选择通道来进行处理。由于这种方法的思路非常清晰，各通道之间 干扰小，但总体来说由于采用了两个通道，耗资大，所以本设计不采用此方案。 方案二：采用模拟开关 4051，在两个导联通道均通过仪表放大器以后再通过 4051 进行通道的选择， 然后送到后级进行处理。 在这里为了保证每切换一次 89C51 能够采集 存储完一次心电信号，我们用 89C51 来同时控制切换率和采样率，这样就切保了同步， 同时也保证了心电信号不会被漏存少存。 方案三：在前置放大前级采用类比多工器 ADG609，考虑到一般生理信号都属于 差动式的，而 ADG609 的类比信号的输入范围介于 Vss 与 Vdd 之间，且有四个切换对， 可以很轻易地经由 89C51 的设定来更改切换的频率，除此之外还具有快速切颀时间 （Ton75ns max*Toff45ns max） 、低启动阻抗、低消耗功率，以上这些特性都符合此设计 的要求。ADG609 的真值表如下： A1 A0 EN 通道选择 X X 0 NONE 0 0 1 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 1 4 （2）前置放大部分 方案一：采用 LM324 与 NE5534 等低噪声,具有一定精度的普通运算放大器要构 建放大电路,但从体表采集到的信号除了人体的心脏产生的电信号以外,还包含肌电,呼吸 以及 50Hz 工频信号等带来的干扰.其中,工频干扰收起的共模信号可能远大于 , 相关下载链接：https://download.csdn.net/download/qq_43934844/87507037?utm_source=bbsseo