51单片机的心电信号采集处理系统+电路图+封装图(7)
图2.0 LF411CN管脚图
从我们所学过的知识所知，在几种比较基本而且常用的滤波器中，巴特沃思滤波器在其通频带内的频率响应曲线最为平坦，而且单调变化，其缺点就是衰减较为缓慢，但是我们可以使用加大阶数的方法来提高衰减速度，所以本设计中，我们采用6阶，设计得出的电路原理图如图2.1所示。
图2.1 滤波电路原理图
根据本设计的要求， ，有公式（1.3）
（1.3）
可以计算出若 ，则 。由于采用的是巴特沃思滤波器，可知 。又因为公式（1.4）
（1.4）
通过计算可以得出，采用 的电阻，则 ， ， 。
表1.3 元器件参数
通过计算和验证，设计的低通滤波器可以满足截止频率100Hz的要求，所以可以按照表1.3所示的元器件参数选择器件。
3.4 增益控制放大电路部分的设计
经过前面主放大电路的放大，还有滤波电路的滤波，信号已经放大了8倍左右，但是最后一级的要求是放大到伏的量级，因此还需要放大125倍左右，所以在此处设置了最后的增益控制放大电路，用于选择增益放大级数。
此处选择的芯片为OP07C， OP07C芯片是一种低噪声、非斩波稳零的双极性运算集成放大器。由于OP07C具有非常低的输入失调电压，所以它在很多应用场合不需要额外的调零措施。该芯片同时具有开环增益高和输入偏置电流低的特点，这种高开环增益、低失调的特性使得OP07 C特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。OP07C芯片的1号和8号管脚为偏置平衡（调零端），2号管脚为反相输入端，3号管脚为正向输入端，4号管脚接-3V电压，7号管脚接+3V电压，5号管脚为空脚，6号管脚为信号的输出端。OP07C芯片的管脚图如图2.2所示。
图2.2 OP07C管脚图
在本次设计中，增益控制放大电路的两个固定的电阻选择阻值为1KΩ和25KΩ的两个电阻，电位器选择为100KΩ，调节范围为9-10倍。由于人体的输出心电信号时毫伏级别的，为了便于单片机进行信号采集，我们需要将信号放大到伏特级别，在之前的前置放大电路中，虽然对信号进行了放大，但是考虑到滤波电路的精准度，我们只是将信号放大了8倍，而要将信号放大到伏特级别，理论上至少需要1000倍，所以，在本模块中，我们要将信号再次放大125倍左右，达到伏特级别的输出信号，所以我们设计了如图2.3的增益放大电路，便于之后的信号采集。
图2.3 增益控制放大电路原理图
3.5 A/D转换部分的设计
3.5.1 ADC0832芯片简介
本设计中，心电采集部分接收到的信号时模拟信号，所以我们需要经过简单的A/D转换，把信号转为数字信号，在此，我们选用了ADC0832这款芯片，它是美国国家半导体公司的产品，同时也是目前国内应用最为广泛的8位双通道通用A/D芯片。ADC0832是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换[15]。它的主要特性有： 8位分辨率；逐次逼近式A/D转换器；双通道A/D转换；输入输出电平与TTL/CMOS相兼容；5V电源供电时输入电压在0~5V之间；工作频率为250KHz，转换时间为32μS；一般功耗仅为15mW；8P、14P—DIP（双列直插）、PICC 多种封装；商用级芯片温宽为0°C to +70°C，工业级芯片温宽为−40°C to +85°C[16]。芯片的管脚图如图2.4所示。
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