51单片机的心电信号采集处理系统+电路图+封装图(14)
图3.9 增益放大模块测试电路原理图
测试结果如图4.0所示。
图4.0 增益放大电路测试输出波形
由图4.0我们可知，输出波形的幅度是-2V~+2V，通过计算，我们可以得到
（1.6）
综上所述，我们的增益放大电路的仿真结果与设计相符。在前置放大模块中我们将信号放大了8倍，而经过滤波电路之后，我们又将信号放大了125倍，一共将信号放大了1000倍，符合我们的设计要求。
4.8 实物调试结果
在PCB板制作出来之后，我们进行了一系列的测试，对于心电的采集部分，我们最终决定使用医用电极，这样不但更加容易采集到信号，信号的质量也相对较高，医用电极如图4.1所示。
图4.1 医用心电采集电极
在这部分来验证本设计的正确性，根据设计的PCB封装，制作出电路板并进行焊接，得到心电采集部分和单片机部分的电路板如图4.2、4.3所示和图4.4、4.5所示。
图4.2 最终制作出的心电采集部分电路板
图4.3 最终制作出的心电采集部分电路板
图4.4 最终制作出的单片机部分电路板
图4.5 最终制作出的单片机部分电路板
USB模块主要是用于与上位机之间的通信，电平转换模块主要是下载程序所需，实际电路板如图4.6所示。
图4.6 USB模块和电平转换模块电路板
在实物做出来之后，我们首先对单片机进行测试，这时我们使用了烧写程序软件progisp，串口调试时我们使用了串口调试助手，主要是用来检查USB模块是否实现单片机与上位机的通讯，将我们的程序写入，而单片机是否工作正常，可以用串口输出连续信号，本设计使用了测试程序，实现的目标是单片机随着电位器的调节输出电压值，实现实时同学，测试结果如图4.7所示。
图4.7 单片机串口调试测试结果
根据前面的设计，我们使用医用心电采集的电极进行信号的采集，传输信号至单片机进行信号的处理并输出至上位机进行处理，首先，经过采集得出的信号如图4.8所示。
图4.8 心电采集部分采集到的信号测试图
放大后我们可以看到信号得到了有效的处理，如图4.9所示。
图4.9 放大后的心电采集测试图
在Lab VIEW部分，使用Lab VIEW之前，它的函数下的仪器I/O里的串口传输工具的时候，需要安装VISA（Virtual Instrument Software Architecture，简称为"VISA"。它是美国国家仪器National Instruments公司开发的一种用来与各种仪器总线进行通信的高级应用编程接口）软件包才能使用该功能，不然软件会提示错误，如图5.0所示。
图5.0 Lab VIEW中的VISA功能
我们制作了简易的上位机显示模块，主要功能是建立与硬件部分的连接，并且可以输出我们需要的波形，根据我们的需要，设立打开和关闭按钮，对接收到的信号有写入程序和停止写入部分，最后是读出部分，用来显示出我们需要的图形，Lab VIEW程序框图如图5.1所示。
图5.1 Lab VIEW中的VISA程序框图
根据我们的编程，我们可以设计出主面板控制图形用来监测数据结果，主面板如图5.2所示。
图5.2 Lab VIEW主面板设计
经过测量，我们得出输出电压幅度为2.46V，频率为1.34Hz，上升时间104ms，下降时间16ms，Ta为3560ms，Tb为2880ms，得出时间间隔为680ms，可以得出心跳频率为88-90次/min，由此可以得出我们所测得的实验结果确实为人体心电信号，由此证明我们所设计的方案可行并可以达到预期的效果。
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