基于单片机的心电监测系统设计-贺州学院本科毕业论文(设计)

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R3?R?23.5k? （3.8） 2 C3?2C?136nF （3.9）

为了调整深度，仿真调试后选用最佳K值为0.96，取R4、R6电阻初始值为5kΩ,故：

R4?5k??0.04=200k? （3.10）

R6?4.98k? （3.11）

表3.5 元器件参数

元器件 参数值 R1 47 kΩ R2 R3 R4 R6 C1 C2 68 nF C3 136 nF 47 kΩ 23.5 kΩ 200 Ω 4.98 kΩ 68 nF 通过计算，设计的带阻滤波器满足截止频率为50Hz的设计要求。各元器件的参数值如表3.5所示。

3．5 主放大电路的设计

人体输出的心电信号大约是毫伏级别的，为了便于单片机采集，本设计需要将心电信号放大到伏特级别。在前置放大电路中，为了便于滤波，已经将心电信号放大了8倍。理论上需要将心电信号放大1000倍。所以，本设计需要再设计一个主放大电路，继续将信号放大125倍。在电路设计上，可以采用运算放大器OP07完成。为了增加输入阻抗降低输出阻抗，可以在主放大电路前加一个电压跟随器电路。主放大电路如图3.8所示。

图3.8 主放大电路图

从图3.8可以看出，前一个运算放大器组成电压跟随器电路，后一个运算放大器

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组成反相放大电路，放大倍数由R1、R3、R23共同决定，此处增益为125。

3．6 同相加法器电路的设计

经过主放大电路的处理，已经把心电信号放大到了伏特级别，但是，心电信号可能存在负电压，不方便单片机和ADC0808的采集，需要设计一个加法器电路，把心电信号提升到0V以上，最后在程序编写时再将检测到的信号减去信号相加的直流电压即可以得到实际的电压值。加法器电路如图3.9所示。

图3.9 加法器电路图

同相加法器电路中，存在如下关系：

RN?R4//R5 (3.12) RP?R1//R2//R3 (3.13) RN?RP (3.14)

取R1?50k?，则根据上式可以计算出其它元器件的值，如表3.6所示。

表3.6 元器件参数

元器件 参数值 R1 50kΩ R2 50kΩ R3 50kΩ R4 50kΩ R5 25kΩ R6 1kΩ R7 10kΩ 3．7 ADC0808转换电路的设计

3.7.1 ADC0808芯片简介

ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。ADC0808

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芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，其管脚图如图3.10所示。

图3.10 ADC0808管脚图

3.7.2 信号采集电路的设计

把ADC0808的输出口分别依次与单片机的P0口连接，3位地址输入线都接地，选择IN0路作为模拟输入端，心电信号由此端输入。给ADC0808芯片连接电源，时钟信号。如图3.11所示。该图为心电信号的采集电路。

图3.11 信号采集电路

3．8 显示电路的设计

3.8.1 单片机芯AT89C51最小系统电路

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AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统能够满足灵活性高且价廉的设计。对于AT89C51单片机而言，最下系统应该包括单片机、晶振电路和复位电路。如图3.13所示。

图3.13 单片机最小系统电路图

3.8.2 键盘电路的设计

为了能够更好的观察液晶显示的心电信号波形，本设计需要对显示波形的周期和幅度加以控制，使它能够完整的显示在液晶屏上，不会出现波形的失真。为此，需要设计一个键盘电路，控制波形显示的周期和幅度。对此，通过定义单片机的P3.0为Y轴幅度的减少控制端口，P3.1 为Y轴幅度的增加控制端口，P3.3为X轴幅度的减少控制端口，P3.7为X轴幅度的增加控制端口。通过程序的编写，本设计可以使得每按下一次按键，就可以得到相应的波形的改变，方便对心电信号的观察。键盘电路图如图3.14所示。