采用EFM32單片機的心電信號發(fā)生器的設(shè)計
摘要:本文基于挪威的Energy Micro最新推出的32位超低功耗單片機EFM32LG332F64設(shè)計的一款心電信號發(fā)生器,采用PC機的USB為系統(tǒng)供電并傳輸數(shù)據(jù),利用該單片機的內(nèi)置DAC與USB功能,實現(xiàn)了波形數(shù)據(jù)的模擬,采用模擬開關(guān)電路控制輸出波形的導(dǎo)聯(lián)切換,無需內(nèi)置電源、體積小、使用方便,為心電信號的研究分析和醫(yī)療儀器的研發(fā)檢測提供了一個便捷的檢測、實驗工具。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/147864.htm引言
心電信號反映的是心臟興奮的產(chǎn)生和傳導(dǎo)以及恢復(fù)過程中生物電的變化,在臨床研究上具有重要的意義。隨著各種心電診斷設(shè)備的出現(xiàn),心電圖機、心電監(jiān)護、動態(tài)心電記錄儀等醫(yī)療設(shè)備的熱銷,人們對心電的研究更加深入。而在研發(fā)過程中,從人體采集心電信號作為設(shè)備的輸入端存在著一些不便,這時就需要一種可以模擬人體心電信號的設(shè)備。本文設(shè)計的心電信號發(fā)生器,選擇EFM32LG332F64單片機作為主處理器,與PC機配合利用單片機的USB與DAC功能,可以模擬輸出心電信號和一些常用的檢測信號,如正弦波、方波、三角波、常規(guī)或異常心電波形。方便了心電設(shè)備的研制,同時也給一些科研院所的項目科研或者醫(yī)院設(shè)備科對設(shè)備的日常維護與檢測帶來了方便。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
該信號發(fā)生器主要由三個部分組成,首先由PC機選擇所要輸出的波形以及輸出波形的導(dǎo)聯(lián),通過USB數(shù)據(jù)線將導(dǎo)聯(lián)命令和波形數(shù)據(jù)包(正弦波、三角波、方波或心電波形)傳輸?shù)街魈幚砥?a class="contentlabel" href="http://cafeforensic.com/news/listbylabel/label/EFM32">EFM32LG332F64端,然后通過EFM32的DAC模塊,將波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出到電壓跟隨器1,以提高信號的帶負載能力,再由電壓跟隨器將波形數(shù)據(jù)輸出到模擬開關(guān)電路,最后通過單片機控制模擬開關(guān)電路,選擇輸出波形的導(dǎo)聯(lián)。系統(tǒng)所需電源由PC機的USB提供,USB數(shù)據(jù)線提供的5V經(jīng)過LDO穩(wěn)壓為3.3V,其中3.3V電壓經(jīng)過分壓再由電壓跟隨器2跟隨,為RL和LL提供1.65V的基準電壓,其中電壓跟隨器1和電壓跟隨器2為一個雙運放芯片。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
硬件電路設(shè)計
本文所用USB座選擇愛特姆公司的MICRO USB 5P 座,該USB座尺寸較小,節(jié)省空間,5pin引腳方便與單片機相連接。只需要將USB座的DM與DP引腳連接到單片機的相應(yīng)USB引腳即可。為了節(jié)省資源,整個心電發(fā)生器的電源部分,由PC機通過USB數(shù)據(jù)線和硬件電路中的USB座連接,將其中的5V電通過一個電壓轉(zhuǎn)換芯片AMS1117轉(zhuǎn)換成3.3V,為整個硬件電路供電,其中USB_IN連接單片機的GPIO口,用來檢測USB和PC機的連接狀態(tài)。供電電路如圖2所示。
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