基于ti模拟前端的生理电信号综合采集装置的设计

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1、万方数据行业应用与交流ndustrialApplicationsandCOmmunicatiOns《自动化技术与应用》2014年第33卷第l期基于TI模拟前端的生理电信号综合采集装置的设计坏口木呆衣且日Y吸pI于德飞。邢丽冬．钱志余．刘保玉，李忠强(南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016)摘要：介绍了·种新型的生理电信号采集电路，通过对芯片的设置和和电极通道的选择，不仅实现i-,D电和脯电的实时采集，还·叮以通过上位机对其进行显示并存储数据。它具有精度高，体积小，功耗低等特点。该电路的硬件部分由STM32F107和TI公1d的AI)S

2、1298和ADSl299两款心-t+-片构成，省去r传统硬件l乜路中大量的滤波电路。软件部分主要包含软件数字滤波和旗于C7f语ii编：·jff,J卜f讧机显示界面。关键词：q-JIt!lU信号·；STM32；TI采集芯片；软件滤波；C#l}I冈分类号：Tp274．2文献标识码：B文章编号：10037241(2014)10089—04DesignofPhysiologicalSingalAcquisitionBasedonTIAnalogFrOnt—EndYUDe-fei，X[NGLi-dong，QIANZhi-yu，LIUBao-yu，LIZh

3、ong-qiang(CollegeofAutomation，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016China)Abstract：Thispaperintroducesanewphysiologicalsignalacquisitioncircuit．Throughsetandelectrodeselection，thedevicecancollect，display，andstoreEEGandECGdatainrealtJme．Ithashighaccuracy．

4、smallsize，andlowpowerconsumption．ThehardwarepartofthecircuitincludestheSTM32F107andTIADSl298andADSl299twochips，eliminatingtheneedforalargenumberofamplifyingandfilteringcircuits．ThesoftwarepartiswritteninC#displayinterfaceofthehostcomputer．Keywords：physiologicalelectricalsign

5、als；STM32；TIacquisitionchip；softwarefiltering；C#1引言生理电信号在医疗诊断和科学研究方面有着重要的意义。目前，生理电信号采集装置通常只针对某种特定的单一信号而设计，如心电图机、脑电图机等。而且这种采集装置的各个通道均需要独立的模拟放大，滤波等模块，因此装置的体积和功耗都比较大。脑电的幅频范围“0．001—0．1mV、0．5—40Hz”与心电的幅频范围“l～5mV、0．05Hz一10Hz”具有相似性。因此，可采用某种方式综合采集这两种信号。本文拟设计一种通过简单配置就能同时采集到脑电和心电的生理信号

6、采集系统。该系统具有可复用、功耗低、低噪声等特点，为收稿日期：2013—04—01生理信号的综合采集提供一种新实施方案。2整个系统的设计思路考虑到整个系统的体积、成本以及信号的采集精度，提出图1所示设计方案。系统对心电电极和脑电电极采集到模拟信号经过预处理，利用24位A／D转换芯片ADSl298和ADSl299以及低数值的基准电压源，得到高分辨率的数字信号，再通过SPI接口传送至ARM处理器。ARM处理器根据具体的应用(脑电或心电)配置A／D芯片，并进行数据的采集、存储。由于数据量较大，系统上／下位机之间采用USB协议进行数据传输【91。上位机

7、采用C#软件实现USB驱动、数据处理和界面万方数据《自动化技术与应用"20l4年第33卷第l期的设计。行业应用与交流ndustrialApplicationsandCommunIcailons图1系统原理框图3硬件设计3．1预处理电路设计图2为模拟信号预处理部分电路，该电路由二阶无源低通滤波电路和限幅电路组成，起到消除高频干扰和过压保护的作用，其中低通截止频率为30kHz，可通过电压幅值范围由AVDD和AVSS决定。图2预处理电路3．2模拟前端本方案的模拟前端选用TI公司的ADSl298和ADSl299完成

8、1I。ADSl298是TI公司专门为

9、测取心电信号研发的一款芯片I4

10、，其功能特性如下：1．8通道24位的ADC转换芯片，其采样频率可工作在250SPS了永SPS。2．各通道含可编程放大器