摘要：介紹了一種便攜式多功能生理信號采集裝置，用戶通過簡單設(shè)置及選擇相應電極，可分別進行腦電和心電數(shù)據(jù)的實時采集，并能對數(shù)據(jù)進行顯示和存儲。它具有精度高、體積小、功耗低等特點。該系統(tǒng)下位機主要由ST公司的STM32單片機STM32F103和TI公司的ADS1298模擬前端IC構(gòu)成，省去了大量的外圍電路。下位機通過USB2．0協(xié)議與上位機進行數(shù)據(jù)傳輸。上位機USB驅(qū)動由NI-VISA實現(xiàn)，軟件用LabVIEW開發(fā)。
關(guān)鍵詞：生理電信號；24位ADC；USB；LabVIEW

引言
生理電信號在醫(yī)療診斷和科學研究方面有著重要的意義。目前，生理電信號采集裝置通常針對某種特定的信號設(shè)計，如腦電圖機、心電圖機等。通常精度高的儀器，由于各個通道均需要獨立的模擬放大、濾波等模塊，故其體積往往較大，限制了儀器的應用環(huán)境。而腦電的幅頻特性“0．001～0．1 mV、0．5～40 Hz”與心電的幅頻特性“1～5 mV、0．05～100 Hz”具有相似性。本文運用24位ADC技術(shù)，直接采集生理電信號，進行數(shù)字濾波和放大，設(shè)計一種能通過簡單配置，能分別采集腦電和心電的生理信號采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有可復用、便攜、功耗低等特點，為生理信號的采集提供一種新方案。

1 總體設(shè)計
考慮到整個系統(tǒng)的精度、體積、成本以及電子技術(shù)的發(fā)展趨勢，提出以下設(shè)計方案。為減小系統(tǒng)體積，提升精度，系統(tǒng)利用24位A／D轉(zhuǎn)換芯片和低數(shù)值基準電壓源，得到高分辨率的數(shù)字信號(μV／bit級)，傳送至單片機。單片機根據(jù)具體的應用(腦電或心電)配置A／D芯片，并進行數(shù)據(jù)的采集、存儲。由于數(shù)據(jù)量較大，系統(tǒng)上／下位機之間采用USB協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸。為防止人體觸電、減少信號干擾，USB數(shù)據(jù)鏈路采用ADuM4160芯片進行隔離。上位機采用LabVIEW軟件實現(xiàn)USB驅(qū)動、數(shù)據(jù)處理和界面的設(shè)計。圖1為系統(tǒng)的原理框圖。

2 硬件設(shè)計
2．1 預處理電路
圖2為預處理部分電路。該部分由二階無源低通濾波和限幅電路組成，起到消除高頻干擾和過壓保護的作用。其中，低通截止頻率為30 kHz，可通過電壓幅值范圍為±700mV。