人体脉搏信号采集实验

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1、人体脉搏信号采集实验一、实验目的1．理解脉搏信号采集电路工作原理。2．掌握人体生理信号采集电路的调试方法。3．了解脉搏信号的波形特点，和分析方法。二、所需仪器与元件稳压电源（1）、计算机（1）、万用表（1）、数字示波器（1）、HK-2000B（1）、TL062（2），MAX291（1）、X9C503（1）、MAX232（1）、ATMEGA32（1）、9芯串口插座（1）、1N4148（1）、340KΩ电阻（1）、2.7KΩ电阻（1）、50KΩ电阻（1）、1.3MΩ电阻（1）、470KΩ电阻（1）、10KΩ电阻（1）、0.1μF陶瓷电容（14）、0.47μF陶

2、瓷电容（2）三、实验性质综合性四、实验原理1．系统总体框图传感器模拟调理ADC采集HK-2000B放大&滤波图1-系统总体结构该采集系统通过HK-2000B型脉搏传感器采集人体的脉搏信号。脉搏属于低频弱信号，频带1-40Hz。由于不同人体的个体差异较大，脉搏强度不同。该系统包含增益调节电路，根据实际需要自动调整放大倍数，适应不同人群。2．传感器介绍传感器技术指标：电源电压：5~6V压力量程：--50~+300mmHg灵敏度：2000μV/mmHg灵敏度温度系数：1×10−4/℃精度：0.5%重复性：0.5%迟滞：0.5%过载：100倍3．传感器接口定义Hy

3、zhang.Allrightreserved.321图2-HK-2000B传感器接口接口定义：1-电源；2-信号输出；3-公共地4．传感器接口电路在安放传感器时，由于使用绷带松紧程度存在随机性，所以传感器的输出信号会出现一定的直流偏移。若该偏移较大，可导致后续电路中放大器饱和，以致无法实现信号的采集。所以，在传感器的输出信号要经过一高通滤波器滤去信号中的直流分量后再进行放大。其具体电路见图3。图3-传感器接口电路电路中，采用RC网络组成一阶高通无源滤波器，高通滤波器的截止频率由C1和R1决定，按式（1）计算。电路中C2为电源退耦电容，用来减小由电源引入的噪

4、声。11??===1.004(??)(1)2??1?12×3.14×340000×0.000000475．放大/增益调整电路为了实现可控增益调整，电路中应用了数字电位器X9C503。该器件将50K电位器分为100级，提供了逻辑电路接口，可以方便地与单片机等数字电路连接。使用数字电位器配合运算放大器，组成增益可调增益的放大电路。数字电位器的端-端误差的行业标准为20%。为了克服该误差对放大倍数的影响，将数字电位器接成分压形式。Hyzhang.Allrightreserved.图4-增益可调的同相比例放大电路在图4电路中，首先用R1将输入信号调节成同相可调的与

5、原信号成比例的信号，然后通过选择适当的R2、R3，放大一定倍数，就是实现了增益的调节。该电路与信号输入阻抗较小。所以，如有必要应当在输入端前加入电压跟随器进行阻抗匹配。该电路的增益应按照如下计算：??2?=×(1+)(7)99?3(7)式中n为数字电位器滑片位置，对于X9C503芯片n的取值范围为：0-99。这里，我们选择R3=2.7K，R2=50K。电路中，数字电位器X9C503提供了3线式接口与单片机连接。X9C503内部结构见图5。其数字逻辑由一7位双向计数器实现（注意可用范围0-99而非0-127）。计数器的计数值通过译码电路选通电阻序列中相应的电

6、阻，模拟了机械电位器滑片的滑动。图5-X9C503内部原理X9C503采用DIP封装，引脚定义如图6，说明在表1Hyzhang.Allrightreserved.图6-X9C503引脚定义表1引脚功能说明引脚号名称功能1———X9C503中计数器的时钟输入，下降沿有效，每一个下降沿对应INC计数器加/减1。从而控制电位器滑片向上/下滑动。2—X9C503中计数器的计数方向控制，高电平为加计数，对应电位U/D器滑片向VH/RH端滑动；低电平为减计数，滑片向VL/RL端滑动。3VH/RH数字电位器高端，相当于机械电位器的一个固定端。4VSS地5VW/RW数字电

7、位器滑动端，相当于机械电位器的滑片。6VL/RL数字电位器低端，相当于机械电位器的一个固定端。7——片选控制，低电平有效。CS8VCC电源供电。——————数字接口INC、U/D和CS的逻辑功能详见表2表2-X9C503数字接口逻辑——————功能CSINCU/DL↘H滑片滑向高端L↘L滑片滑向低端2↗HX保存滑片位置到EPROMHXX空闲Hyzhang.Allrightreserved.↗LX不保存滑片位置，返回空闲状态↘LH滑片滑向高端（不推荐）↘LL滑片滑向低端（不推荐）6．电平抬升电路系统中，AD转换器的参考电压采用2.56V，输入为单极性输入。脉

8、搏信号为双极性信号。为了保证能将信号无损失地采集，应将脉搏信号的直