51单片机的心电信号采集处理系统+电路图+封装图(4)
放大电路模块中的前置放大器选用的型号为AD620AN，补偿电路中的放大器型号为AD705JN，滤波电路中的放大器为LF411CN，增益控制电路中的放大器型号为OP07C，A/D转化的芯片选用的型号为ADC0832，用来进行数据处理的单片机型号为STC89C51，USB模块选择的器件型号为USB接口器件PDIUSBD12。
2.2 心电采集系统系统结构的设计
本设计系统结构流程如下图，利用单片机STC89C51作为核心控制器，对经过放大、滤波等预处理后的信号进行A/D转换，再上传到上位机进行处理，在上位机则完成一套数据采集、存储和回放的功能。系统的总体结构图如图1.1所示。
图1.1 系统的总体结构图
首先，我们采用标准导联的方式进行采集，由于人们身体产生的信号非常的微弱，两个手臂之间的电位差也是在毫伏级别，所以前置放大器的作用就是先把信号放大8倍左右，设置补偿电路的作用就是消除各种人体信号源中的噪声干扰，之后在经过滤波电路，滤除100Hz以上的频率信号。然后在经过增益控制电路再次放大125倍，总加起来放大1000倍到伏特级别，再把信号送到单片机模块，之后再由上位机进行软件的监控。系统具体结构图如图1.2所示。
图1.2 系统具体结构图
2.3 心电采集系统的可行性论证
通过所学知识所知，对于简单的心电信号的采集，我们首先可以利用传感器进行采集，采集到的信号由于为很小的电位差，所以要经过放大电路，利用放大器AD620AN可以达到前置放大的效果；由于心电检测是在强共模干扰下的微弱信号检测，所以为了提高电路的共模抑制比，常采用对消驱动电路(右腿驱动)来提高共模抑制比，因此设计放大器AD705JN和反馈电阻组成了补偿电路；对于滤波电路，由于是干电池供电， 50Hz的工频干扰信号相对较小，我们使用上位机进行滤除,滤波模块滤除100Hz以上的频率信号，所以运用放大器LF411CN组成三个滤波电路便可达到要求；增益控制电路为最终的放大，只需利用一个OP07C放大器便可达到要求；出来的信号为模拟信号，所以我们需要对其进行A/D转化为数字信号，因为我们只需要简单的信号转化，所以在此只需利用简单的ADC0832芯片就可以达到要求，利用STC89C51单片机设计这一模块，便可实现心电信号的数字化分析处理；处理之后的信号我们需通过通道传输到上位机，这时我们利用USB接口器件PDIUSBD12就可以达到要求；最后上位机部分只需利用软件LabVIEW行进监控，需要进行部分编程便可达到预期目标。
所以综上所述，通过论证，上述系统设计方案可行，可以到达心电采集系统的设计要求。
3. 硬件部分设计
3.1 心电信号采集及电源部分的设计
采集部分使用标准导联的方式，标准导联包括3中方式，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，首创于20世纪初（1905年），被临床心电图医技人员广泛沿用至今，由于当时独此一种体系，所以又被称为“标准导联”[3]。将电极连接在体表相隔部分距离的几个点上，通过绝缘导线与心电采集仪器的放大器输入端相连，然后所测出的电位差就是我们所需的心电信号，连接方式是将电极捆绑在手腕和脚腕内侧，通过较长的屏蔽线与心电采集仪器相连，这种方式即为“标准导联”。三种方式分别为：
标准导联Ⅰ：右臂（RH）接负极（-）输入端，左臂（LH）接正极（+）输入端，右腿（RL）作为参考电极，接地。
标准导联Ⅱ：右臂（RH）接负极（-）输入端，左腿（LH）接正极（+）输入端，右腿（RL）作为参考电极，接地。
标准导联Ⅲ：左臂（LH）接负极（-）输入端，左腿（LL）接正极（+）输入端，右腿（RL）作为参考电极，接地。
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