脉象信号数据采集系统中的前期调理电路

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脉诊在中医占很重要的地位,通过脉诊可以了解患者脏腑气血的盛衰,可以探测病因、病位、预测疗效等。传统的脉搏测量采用脉诊方式,中医脉象诊断技术就是脉搏测量在中医上卓有成效的应用,但是受人为的影响因素较大,测量精度不高。现在计算机已使得中医诊脉技术上了—个台阶,计算机可通过将传感器收集的脉搏信号数据采用波型迭加的办法,处理、分析并判断出脉象与波型信号间的对应关系,以根据波型对疾病予以诊断治疗,这在一定程度推广了中医诊脉治疗技术。本论文本着低功耗的原则,设计了一套数据采集的基本电路。采集6路信号时,采用了单个通道循环采集的方法,即6路脉象信号共用一路放大、滤波和A/D转换电路,用模拟通道选择开关MC14512B来对脉象信号进行选择,同时利用单片机来控制这个选择开关,实现对6路脉象信号的循环采集。前置放大电路选用四CMOS低功耗运算放大器CF7641,为了防止前置放大器工作于饱和区或截止区,选择增益为10。为了将传感器提取的mV级的信号放大到V级,需要再设计一个主放大器,本论文选用的是精密仪器放大器AD624,它的显著的低噪声,高增益精度,低增益温度系数和高线性度使得AD624在高要求的数据采集系统中成为理想的首选,我们把该部分放大器的增益设置为100,输出约5V的电压信号,可以直接输入到A/D转换部分。滤波电路选择二阶巴特沃斯滤波器,因为本设计中要求低频信号不被衰减,而对高频要求不高,二阶巴特沃斯滤波器能很好的达到预期的要求。工频干扰是脉搏信号的主要干扰,虽然前置放大电路对共模干扰具有较强的抑制作用,但有部分工频干扰是以差模信号方式进入电路的,所以必须专门滤除。我们选用了BB(Burr2Brown)公司的UAF42通用有源滤波器设置成的双T阻容有源陷波器,对50Hz工频干扰进行了滤除,UAF42内部集成了一个反向放大器和两个积分器,有效的克服了陷波器设计中最困难的得到严格容差、低损耗、匹配的电容的问题。A/D转换直接采用C8051F005中的12位精度的逐次逼近式A/D转换器,它的转换速率可达到100ksps,可以不失真的还原出六路脉象信号,A/D转换和控制均可以由其来完成。C8051F005包含32k+128字节的FLASH,该存储器以512字节为一个扇区,可以在系统编程,且不需在片外提供编程电压。C8051F005单片机片内调试支持电路允许全速、在系统调试,并且有专门的开发工具支持。我们采用C8051F005中的A/D转换部分实现脉象信号的模数转换,调试方便,而且达到了实验要求。本论文还对电源部分进行了专门的设计,为了适应整个数据采集系统可以采用电池和直接市电供电的需要,选取了不同的电源稳压器芯片,设计出了专门的电路.在电池供电的情况下,选择了小功率低压降型线性稳压器LP2951,它的输出电压有+ 5V固定式和+ 1 .24V~+29V可调式,消耗电流比其他的集成稳压器小,可延长电池的使用寿命。在市电供电的情况下,选择了可以直接接入市电的专用集成稳压器Hv2405E,它的输出电压一般为5V固定输出,但是也可以改变。通过设计不同的稳压器电路,很好的满足了电池供电和直接市电供电的需要。
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