微弱生理信号在多通道数据采集系统中的研究与实现

yjtj30xe

摘要：介绍了一种基于单片机C8051F300控制的微弱生理信
5 Q' f) E5 L* Y) N2 w0 T& j号多通道数据采集终端的硬件研制。系统硬件主要包括干
扰抑制电路、滤波放大电路以及单片机信号采集电路。采用
普通Ag／AgCl电极、压电陶瓷器件、热敏电阻作为传感器采
集心电信号、脉象信号和体温信号。利用单片机对获取的清
6 b8 G1 X/ _6 H& R. ]晰生理参数信号，进行采样处理、存储和传送。实验结果表
明．基于单片机C8051F300控制的微弱生理信号多通道采集
4 C9 H4 ~. `1 a5 Q系统可实时采集、保存与处理心电、脉象、体温等生理信号
% ?. A4 g/ Z, d* n6 b数据。并具有体积小、功耗低、性能稳定等优点。
3 P4 \7 |+ }9 W+ X- S0 a
2 r4 z- ~) U) z5 o9 \6 ~+ V6 Q  Q' M
引言
4 D. G0 N9 ~0 h# v. S- X- `% e生理参数是表征人体生命指标的最基本、最重要
  q: G6 j" A! r/ d/ J* N的参数。但目前国内的监护仪一般功能单一，多为
CRT显示，体积较大，移动不方便，为了能及时有效的
& Y8 u9 o# |# `. G' g( d对病人进行生理监控，设计一种便携式生理监护装置
成为一种趋势。它有利于在出现紧急情况时。对病人
7 l, Y" m3 z; c7 L) s9 W+ W; H进行及时有效的治疗和抢救处理。
针对这一思想作者设计了一种基于单片机的生
9 f4 k& f$ e  E理信号多通道采集系统，该系统以C8051F300单片机
# ?% o! |: x3 ], C' s) ?
; ]& Y6 V5 E4 M/ |& S) ^为核心，通过各种硬件电路对人体的基本生理参数如
7 M( z# m% L  y& W) ~% d) \心电、脉象、体温等进行采集、跟踪和监控，并对获取
的信号数据进行处理和传送，以点阵式液晶显示屏
( L' E1 {+ {2 S. r4 c, i4 B* SLCD最为显示屏，实现生理参数的实时跟踪与处理。
9 m; M; L8 t( D0 w0 `' w) N该设计监测参数多，设计紧凑、体积小，功耗低并且携
带方便。
0 N( d' r6 m+ o9 E% A& G3 p1系统工作原理
* a3 {/ r0 s. l4 C- x该生理信号采集系统以C8051F300单片机
3 Z$ m% ]! o; E6 E) x$ R为核心，辅以各种电信号处理电路。通过信号检
1 \: c( k: f% N7 _! a& i& _测与预处理模块将微弱生理信号转换成电信号，并对
其进行干扰抑制、信号滤波放大等预处理。最后通过
8 G$ R) j0 _6 g: n6 J3 g/ \- T数据提取与处理模块对信号进行采样、量化并显示。
生理信号的微弱性决定了采集电路中前置放大
) n4 `3 x8 T8 I$ u* c/ ]: P- U器是其核心，因此对生物电放大器的前置级有下述要
求：高输入阻抗、高共模抑制比(CMRR)、低噪声、低漂
2 V$ O7 Q9 Z' a! j) K" U+ V3 O8 O移、高增益、动态范围大且性能稳定。在提取了生物电
  w+ T. ]/ t  {1 {信号后，模拟滤波器是信号预处理电路中的基本单
元．它实质上是一种选频电路，允许指定频段的信号
通过，而将其余频段的信号加以抑制或使其急剧衰
减。同时，抗干扰和低噪声是生物信号测量的基本条
" E& ?; {+ o( z: e0 p件，可以通过合理接地、屏蔽、去耦、系统内部干扰抑
, I2 g" P0 T, d* e制等方法，减少环境和系统本身引入的干扰。采用隔
离级设计，实现人体的电气隔离，不但保障了人体的
7 f! b0 ^9 f# l" e绝对安全．而且消除了地线中的干扰电流。完成了生
1 H( c) U# l. z" u3 G, h理信号的采集及预处理后，由单片机进行A／D转换，
- K3 _3 L: B( m% G0 [' Z; n及数据传输。
2系统结构
& e4 {, \& R" A" ?9 j4 B7 N& B整个硬件电路分为模拟部分和数字部分，模拟部
3 b3 C$ A+ o2 A! p分为系统实现的关键环节。设计过程中要针
8 [! B# E7 @# p2 ?* A/ q2 P对生物信号的自身特点，采取相应的措施，获得
高信噪比的生物电信号。系统硬件原理框图1所示。
7 r& v( o6 o* n/ R( t各种电极、传感器、热敏电阻完成多种生理信号
2 N- |/ J; x  @0 g. f的采集，放大滤波电路实现信号的去干扰及增强，单
片机承担数据的检测、存储与传输。

9 e; D9 h4 I& J7 [
) r% q: }: e2 u( ^% ?- p$ g
1 W/ l( k6 x9 |6 w7 {. z' h2 W

附件下载：

游客，如果您要查看本帖隐藏内容请回复

sisisisisisiwww

下载附件看看

bjfue

先学习看看