一種心音信號採集系統的製作方法
2023-12-03 06:46:06 1
一種心音信號採集系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種信號採集系統，具體涉及一種心音信號採集系統。一種心音信號採集系統，本系統由心因信號採集電路、A/D轉換、USB通信和上位機顯示部分組成。該系統可以高效、實時地顯示採集到的心音信號，並且可以達到視聽合一的目的，得到的信號信噪比高，利於後續的研究。
【專利說明】一種心音信號採集系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種信號採集系統，具體涉及一種心音信號採集系統。
【背景技術】
[0002]心音信號是人體重要的生理信號之一。由於心音的產生機理，它能夠很好地反映心臟活動、血液流動和心臟的健康狀況。音信檢測與分析能夠準確判斷心音信號，提早發現心血管疾病，是了解心臟和血管狀態的一種不可缺少的手段。但是心音信號中含有心血管病變的許多信息，單純依靠心臟聽診很難判斷心血管是否健康。目前廣泛應用的心電圖檢查是心臟變時性和變傳導性的最佳檢測方法，但不能檢測心臟的變力性先天心臟瓣膜受損。心電傳導組織病變引起的心臟機械活動障礙不會首先反映在心電信號(ECG)上，但卻能首先在心音上反映出來，因此，心音具有心電信號不可替代的診斷信息。、
市面上的音信號採集與處理系統噪比較低不利於後期的處理，或有的串口的傳輸速度慢，同時由於現在一般的計算機都不存在串口，不利於推廣。
【發明內容】
[0003]本發明旨在提供一種基於USB的實時信號採集系統。
[0004]本發明的技術方案在於:
一種心音信號採集系統，本系統由心因信號採集電路、A/D轉換、USB通信和上位機顯示部分組成。
[0005]優選地，所述的心音信號採集電路包括心音傳感器、前置放大、低通濾波電路、中間級放大電路以及耳機輸出。
[0006]更優選地，所述中間級放大電路連接一後級放大電路。
[0007]或者優選地，所述的A/D轉換採用STC12C5A60S2單片機作為主控晶片。
[0008]更優選地，所述的STC12C5A60S2系列單片機ADC由多路選擇開關、比較器、逐次比較寄存器、1bit DAC、轉換結果寄存器(ADC_RES和ADC_RESL)以及ADC_C0NTR構成。
[0009]或者優選地，所述的USB通信採用型號為CH372的USB晶片。
[0010]本發明的技術效果在於:
該系統可以高效、實時地顯示採集到的心音信號，並且可以達到視聽合一的目的，得到的信號信噪比高，利於後續的研究。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明一種心音信號採集系統的機構框圖。
[0012]
【具體實施方式】
利用自製的心音傳感器採集到的信號為毫伏級信號，經過前置放大電路進行初步放大，對放大後的信號進行低通濾波，然後經過中間級放大，通過耳機輸出，因為此時的信號僅有幾百毫伏，為了便於後期處理，需經過後級可調放大，得到伏級信號可經過A/D等後期處理。
[0013]由於心音信號十分微弱，而前置放大電路又是微弱信號檢測的第一級，擔負著將微弱信號放大的任務，應該儘量減少測量過程中引入的觀測噪聲。而前置放大器則是引入噪聲的主要部件之一，所以要求前置放大器應該具有很好的低噪聲性能。又因為處理的是聲音信適號，所以選取了具有超低失真低噪聲的0PA2134運算放大器，同時還具有高輸入阻抗、高共模抑制比低漂移等特點。
[0014]從前級放大電路得到的信號十分微弱，並且摻雜著聽診頭與衣服或者皮膚摩擦的噪音以及一些高頻的機械噪聲，所以需要通過低通濾波器來濾除高頻成分。
[0015]設計中採用二階壓控型低通有源濾波器，相比一階濾波器，可以使輸出電壓在高頻段以更快的速率下降，以改善濾波效果。為了使電路穩定工作，濾波器的增益應該小於3。
[0016]由於從中間級得到的信號只有幾百毫伏，不便於後期的處理，所以在這裡又加了一級放大，可以得-5 V到+5 V之間的信號,便於A/D米樣。
[0017]本系統採用STC12C5A60S2單片機作為主控晶片。該單片機自帶8路10位高速A/D轉換器，速度可達250kHz (25萬次/s)。STC12C5A60S2系列單片機ADC由多路選擇開關、比較器、逐次比較寄存器、1bit DAC、轉換結果寄存器(ADC_RES和ADC_RESL)以及ADC_C0NTR構成。
[0018]STC12C5A60S2系列單片機的ADC是逐次比較型ADC。逐次比較型ADC由一個比較器和D/A轉換器構成，通過逐次比較邏輯，從最高位(MSB)開始，順序地對每一輸入電壓與內置D/A轉換器輸出進行比較。經過多次比較，使轉換所得的數字量逐次逼近輸入模擬量對應值。逐次比較型A/D轉換器具有速度高、功耗低等優點。
[0019]本文採用南京沁恆公司的USB晶片CH372，該晶片可以實現IMB/s的傳輸速度，全速USB設備接口，兼容USB V2.0，即插即用，外圍元器件只需要晶體和電容。提供一對主端點和一對輔助端點，支持控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸，具有簡便的內置固件模式和靈活的外部固件模式。內置固件模式屏蔽了相關的USB協議，自動完成標準的USB枚舉配置過程，完全不需要本地端控制器作任何處理，簡化了單片機的固件編程。本文中採用STC12C5A60S2來控制CH372實現下位機與上位機的USB通信。
【權利要求】
1.一種心音信號採集系統，其特徵在於:本系統由心因信號採集電路、A/D轉換、USB通信和上位機顯示部分組成。
2.如權利要求1一種心音信號採集系統，其特徵在於:所述的心音信號採集電路包括心音傳感器、前置放大、低通濾波電路、中間級放大電路以及耳機輸出。
3.如權利要求2—種心音信號採集系統，其特徵在於:所述中間級放大電路連接一後級放大電路。
4.如權利要求1一種心音信號採集系統，其特徵在於:所述的A/D轉換採用STC12C5A60S2單片機作為主控晶片。
5.如權利要求4一種心音信號採集系統，其特徵在於:所述的STC12C5A60S2系列單片機ADC由多路選擇開關、比較器、逐次比較寄存器、lObit DAC、轉換結果寄存器(ADC_RES和ADC_RESL)以及 ADC_C0NTR 構成。
6.如權利要求1一種心音信號採集系統，其特徵在於:所述的USB通信採用型號為CH372的USB晶片。
【文檔編號】A61B7/00GK104224225SQ201410501006
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2014年9月26日
【發明者】王耀斌 申請人:陝西高新實業有限公司