圖4是整形電路。2ND_OUT引線的心跳速率信號(hào)及信噪比足夠大(心跳速率的脈沖1~5V),經(jīng)過D1的半波整形,然后經(jīng)過可調(diào)比較器,最后經(jīng)三極管Q1轉(zhuǎn)化為單片機(jī)電平。
圖4整形電路
2.4微處理器電路
最后信號(hào)由AT89C51來(lái)處理,并用LED數(shù)碼管顯示心跳速率,以AT89C51為核心的微處理器電路非常成熟,這里不再贅述。
3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論
圖5給出了應(yīng)用上述系統(tǒng)對(duì)人的心跳速率進(jìn)行實(shí)際測(cè)量的結(jié)果。其中圖5(a)是信號(hào)2ND_OUT經(jīng)過D1整形后的電壓信號(hào),從圖中可以看出,這實(shí)際上是一個(gè)完整的心電信號(hào)。在一個(gè)周期的信號(hào)中,有兩個(gè)比較明顯的脈沖信號(hào),這個(gè)脈沖特性因人而異,通過實(shí)測(cè)不同人的心電信號(hào)發(fā)現(xiàn)其中至少有一個(gè)脈沖信號(hào)。圖5(b)給出了HEART_PULSE的電信號(hào),它是由圖5(a)信號(hào)經(jīng)過比較器及三極管開關(guān)后得到的。該信號(hào)可以直接輸入微處理器的端口,由微處理器計(jì)算并輸出心跳速率。
圖5心跳速率信號(hào)圖
在開發(fā)上述心跳速率檢測(cè)系統(tǒng)的時(shí)候,有幾個(gè)關(guān)鍵的地方要特別注意:
? ? ? ? 1)LEFT_ARM、RIGHT_ARM接電容可以大大提高信噪比;在LEFT_ARM、RIGHT_ARM上的心跳速率信號(hào)主要能量在1Hz左右的頻率上,而電容是低通濾波器,能夠起到濾波和抑制噪聲的作用;選擇大電容消除掉高頻噪聲,在實(shí)驗(yàn)中采用了10uF的無(wú)極性電容,效果很好;
2)低通濾波電路有效削弱工頻信號(hào),提高信噪比;采用有源濾波和無(wú)源濾波相結(jié)合的方法,邊放大邊濾波,相比于放大后濾波有更好的效果;
3)電容隔離衰減和多級(jí)放大有利于提高信噪比;主要噪聲是50Hz的工頻信號(hào),多級(jí)放大和濾波盡管增加了熱噪聲,但是對(duì)工頻噪聲抑制很大,當(dāng)然放大級(jí)數(shù)不能無(wú)限多,最佳的級(jí)數(shù)是工頻噪聲和熱噪聲之和最小。
4)抑制直流信號(hào)漂移應(yīng)該選用小電容隔離,這是實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明的,其原因有待進(jìn)一步研究。
4.結(jié)論
本文設(shè)計(jì)并演示一種AD620芯片的心跳速率檢測(cè)系統(tǒng),詳細(xì)介紹了系統(tǒng)各個(gè)部分的電路設(shè)計(jì),給出了提高系統(tǒng)性能的方法。實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)獲得較好的心電信號(hào)和準(zhǔn)確的心跳速率。本文的心跳速率檢測(cè)系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低廉。
評(píng)論