采用89C54RD单片机的心电数据采集系统设计

论文摘要

数据采集,是指将温度、压力、流量、位移等模拟信息采集转换成数字信息后,再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。相应的系统称为数据采集系统。在计算机广泛应用的今天,数据采集在多个领域有着十分重要的应用,它是计算机与外部物理世界连接的桥梁,是获取信息的重要途径。数据采集技术是信息科学的重要组成部分,已广泛用于国民经济和国防建设的各个领域,并且随着科学技术的发展,尤其是计算机技术的发展与普及,数据采集技术有着广阔的发展前景。数据采集系统在医学上的应用也随着以计算机为主的信息系统中得到广泛的引用。在医学方面,以心电数据采集系统为代表的计算机数据采集系统为医生更好的诊断和医治心脏疾病提供了可靠的依据。由于人体心电信号是一种十分微弱的信号,因此实时,无失真得提取心脏的电信号,显得十分的必要,准确的心电信号的获取成为为研究各种疾病和心脏电信号的联系重要手段之一。本文利用专用的仪器仪表放大器AD620,89C54RD单片机,高速A/D转换器ADC0809设计了一种符合上述要求的多路心电数据采集系统。本文首先设计心电信号采集模块,包括心电前置放大电路,带通滤波电路,50Hz陷波电路,主放大电路,电平抬升电路,A/D转换电路,单片机处理电路以及上位机等分组成。首先通过前置放大电路对原始心电信号进行一级放大,再将最初的原始放大信号经过带通滤波电路以滤除有用心电信号频带以外的干扰信号,由于50Hz工频信号对心电信号存在强烈的干扰,并且在有用的心电信号频带以内,因此必须通过工频陷波电路将该干扰信号滤除掉。由于从人体体表拾取的心电信号很微弱,一般只有0～5mV,而A/D转换电路输入的信号要求为0～2.5V,所以整个信号放大倍数要求为500倍左右,而前置放大器的放大倍数只有10倍左右,因此必须通过主放大电路将心电信号进一步放大。信号经过调理后,从陷波电路输出的心电信号为交变信号,在送入模/数转换器之前还要进行电平抬升。单片机只能识别数字信号,而经过放大器的心电信号时模拟量,所以在将心电信号送入单片机处理之前还必须对之尽心模/数转换,以产生单片机能过识别并处理的数字信号。最后将单片机对心电信号处理后的结果通过RS-232接口输入到上位机进行进一步的的处理和显示。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 本课题研究意义
• 1.3 心电分析历史与国内外研究现状
• 1.4 本课题主要研究内容
• 第2章 心电信号相关知识
• 2.1 引言
• 2.2 心电的起源和心电图
• 2.2.1 心电的产生
• 2.2.2 心电信号特征
• 2.2.3 心电图的组成部分
• 2.2.4 心电图导联系统
• 2.3 心电信号的噪声
• 第3章 系统概述
• 第4章 心电信号模拟电路的设计
• 4.1 放大电路整体要求
• 4.2 模拟电路设计
• 4.2.1 前置放大电路
• 4.2.2 带通滤波电路
• 4.2.3 抗工频干扰电路设计
• 4.2.4 主放大电路和电平抬升电路设计
• 第5章 单片机数据采集系统
• 5.1 数据采集简介
• 5.2 单片机系统性能特点
• 5.2.1 单片机选型要求
• 5.2.2 89C54RD 单片机性能特点
• 5.3 A/D 转换器
• 5.3.1 引言
• 5.3.2 A/D 转化器的选择
• 5.4 计算机接口电路
• 5.4.1 接口的功能特点和传输方式
• 5.4.2 数据采集的串行通信接口技术
• 5.4.3 PC 机和单片机之间的通信
• 第6章 系统软件设计
• 6.1 引言
• 6.2 下位机的程序流程
• 6.3 上位机
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间取得学术成果