心电系统综合设计

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1、目录第一章硬件设计综合11．1电路设计综合11．2实测结果1第二章　基于FPGA控制的信号采集设计22.1ADC0809工作原理22.2ADC0809工作参数选择32.3测试工作52.3.1硬件测试52.3.2软件测试52.3.3数码管测试5第三章显示模块模块实现63.1VGA原理及参数介绍63.2VGA像素存储方案选择73.3实验结果103.4可拓展工作103.3.1提示字符及坐标显示103.3.2LCD液晶显示屏10第四章后续工作安排114.1数字滤波方案选择114.2NIOSII系统简单拓展1212第一章硬件设计综合1．1电路设计综合1234

2、5综合前置放大电路，50Hz陷波器，带通电路，电压抬升电路完成对心电信号模拟部分的采集，考虑ADC0809接口及DE2-70平台扩展端，电路设计综合如图1.1所示。图1.1其中，图示中第1部分提供整个电路所需电源，包括±15V，±5V，接地；第2部分提供心电信号接入的几个端口，包括RA（右臂）、LA（左臂）、RL（右腿浮地电路）及经过每一级信号处理后的测试端；第3部分是ADC0809的测试端口，同时方便后期有调整时可使用飞线；第4部分是ADC0809接口设计；第5部分是40Pins双排接口，方便和DE2-70平台用排线连接。1．2实测结果焊接完成后

3、，心电信号放大倍数仍然有限，信号比较稳定，但幅值在ｍＶ级，需要在综合实验基础上调整部分参数，增大放大倍数。由于ＡＤＣ０８０９精度问题，后续信号观察将基于信号发生器提供的各种信号测试。12第二章　基于FPGA控制的信号采集设计2.1ADC0809工作原理如图2.1所示，ADC0809是一种逐次逼近8位A/D，它由八路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、256电阻阶梯、树状开关、逐次逼近式寄存器SAR、控制电路和三态输出锁存器等组成。图2.1多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法

4、。地址锁存与译码电路完成对A、B、C3个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出。如图2.2，是ADC0809的工作时序图，START为ADC0809的“启动”信号，它的上升沿使SAR复位（置零），下降沿启动ADC0809工作。ALE为地址锁存使能端，高电平有效，用于锁存ADDA、ADDB和ADDC三条地址线上的数据。地址译码器对锁存器的地址进行译码，产生用于选择模拟输入信号的控制信号，使模拟选择开关开始选择八路信号中的一路作为输入信号。EOC为ADC0809转换结束输出端，高电平表示ADC0809转换器

5、转换完毕，通知下级电路取走被转换好数据。OE为数据输出使能端，当它为高电平时，数据被送到数据输出引脚上。12图2.22.2ADC0809工作参数选择用计算机处理外界连续时间信号，首先应把连续时间信号变成幅度与时间均离散的数字信号。这个过程通常利用抽样器的“抽样”获得的。抽样器可以看成一个电子开关，每隔T秒动作一次，当开关闭合时，有输出值。心电频率范围大致为0.05~150Hz左右，选择采样频率为1kHz。根据ADC0809工作时序图设计如图2.3模数转换系统。图2.350倍分频模块：把外围晶振所产生50MHz时钟进行100倍分频。经分频而得到的50

6、0KHz时钟作为ADC0809、500倍分频器、ADC0809控制器、数据12锁存器和接口电路工作时钟；500倍分频模块：对500KHz时钟进行500倍分频。把产生的1KHz时钟送入片外ADC0809芯片START和ALE引脚上，作为采样时钟信号。把ALE信号与START信号接在一起，使得在信号的前沿写入（锁存）通道地址，紧接着在其后沿就启动转换；ADC0809控制模块：产生整个系统正常工作所需的各个时序，使整个系统有条不紊地工作。基于FPGA设计状态机控制如图2.4所示算法流程图。图2.4设计状态机完成上述算法，各状态设计如下：启动状态：初始状态

7、或一个工作循环完成之后自动进入。在时钟信号上升沿时，监视启动信号（START）的有效性（此时ALE与START绑定）。如有则经过一个时钟周期可确定地址写入完毕，进入下一状态；开始采集状态：进入采集周期。监视转换中信号（EOC）的有效性，如EOC出现下降沿，则转换器开始工作，进入下一个状态；A/D转换状态：ADC0809进行A/D转换状态。直到EOC变为高电平A/D转换结束，进入数据输出状态；数据输出状态：由上一个状态进入此状态。此状态下，控制器给出OE为高电平，从而ADC0809“三态输出锁存器”的输出，占一个时钟时间后，自动地转向起始状态。12如

8、图2.5所示：启动状态开始采集A/D转换数据输出START/ALEEOC=0EOC=1令OE=1读数据令OE=0图2.52