基于LabVIEW的心电信号采集系统的设计与实现.pdf

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1、·40·工业仪表与自动化装置2011年第3期基于LabVIEW的心电信号采集系统的设计与实现王宗刚，潘峥嵘，祝燎(1．河西学院物理与机电工程学院，甘肃张掖734000；2．兰州理工大学电气工程与信息工程学院，兰州730050)摘要：利用LabVIEW虚拟仪器软件开发工具，设计了一种基于ATmegal6单片机和USB总线的心电信号采集系统，详细论述了软硬件的设计方案。该系统具有即插即用功能，能够实现心电信号与PC机数据通信与传输，实验结果验证了该系统的有效性和可行性。关键词：LabVIEW；ATmega16单片机；心电信号；采集系统中图分类号：TP368文献标志码：A

2、文章编号：1000—0682(2011)04—0040—03ThedesignandimplementationofECGacquisitionsystembasedonLabVIEWWANGZonggang，PANZhengrong，ZhuLiao(1．InstituteofPhysicsandElectromechanicalEngineering，HexiInstitute，GansuZhangye734000，China；2．InstituteofElectricalandInformationEngineering，LanzhouUniversityofT

3、echnology，Lanzhou730050，China)Abstract：AnECGacquisitionsystembasedOilATmega16microcontrollerandUSBbuswaspresen—tedwithLabVIEWinthispaper，andthehardwareandsoftwaredesignmethodsarealsodiscussedinde—tail．Thissystemcouldrealizethefunctionofplugandplay，achievingdatacommunicationandtransmis—

4、sionbetweenECGsignalsandPC．Theexperimentalresultsverifiedtheeffectivenessandfeasibilityofthesystem．Keywords：LabVIEW；ATmega16microcontroller；ECG；acquisitionsystem0引言1系统设计概述心电信号(ECG)是人体重要的生理信号之心电信号属于低频微弱的生理信号，为r实现一，它能反映人体心脏和血液循环系统的生理变系统要求，首先将心电信号通过信号调理电路放大化，在临床健康观察和疾病诊断中发挥着十分重到合适的幅度；然后由单

5、片机进行心电信号的A／D要的作用。随着现代科技的进步，采用计算机为转换和数据传输。整个系统硬件电路主要由信号调主设备的信号检测系统来获取心电信息，协助医理电路、ATmega16单片机控制电路和RS232转USB生诊病已成为发展趋势。因此，需要一种能与PC电路3部分模块组成。系统硬件电路原理框图如图机进行数据通信的心电检测系统。该文设计了一1所示种以ATmega16单片机为核心，采用USB总线接N技术的心电信号采集系统，该系统不仅能实现对———l调电理路l—叫鹰I控单制片电机路I—l转电U路SBI—'圈lPC机lI人体心电信号的采集，而且还可以将心电信号通过USB接口

6、方便地传人Pc机，以便于后续的数据图1系统硬件电路原理框图处理和分析。2系统硬件电路设计：12-16作者简介1979、里甘肃群埔I由旨T程而+堆研2．1信号调理电路：王宗刚，()，男，甘肃张掖人，电气工程硕士生，研l口’究方向为智能检测与控制，计算机控制。前置放大电路是信号调理电路模块设计的关2011年第3期工业仪表与自动化装置·41·键，关系到提取心电信号的质量。要求电路能在强为主控制器，它是一款采用低功耗CMOS工艺生产噪声背景下，通过心电电极不失真地将心电信号检的基于RISC结构的8位单片机，最大时钟为16测出来，并放大至合适的幅度。因此，该文采用低功MHz，

7、内部集成具有采样／保持功能的逐次逼近型8耗、高精度的仪表放大器AD620，其内部是一个典型路1O位ADC，可满足心电信号采样精度的要求。的三运放组合电路结构，内设过压保护和高精度偏它具有SPI(SerialPeripheralInterface，串行外设接置与反馈电阻，外围电路简单，能够满足对前置放大口)总线，可以与各种外围设备以串行方式进行数电路的要求。同时信号调理电路模块中又引入滤波据通信，且传输速度比通过串行异步通信(SCI)方环节，消除基线漂移对心电信号产生的影响，以得到式快。此外，为了系统能有效地采集心电数据，又选清晰有效的心电信号。用具有大容量SPI