工频50Hz的滤除电路

《工频50Hz的滤除电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工频50Hz的滤除电路（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、3.5工频50Hz的滤除电路工频干扰是经络信号的主要干扰，虽然前置放大电路对共模干扰具有较强的抑制作 用，但有部分工频干扰是以差模信号方式进入电路的，且频率处于经络信号的频带之内, 加上电极和输入回路不稳定等因素，前级电路输出的经络信号仍存在较强的工频干扰， 所以必须专门滤除。采用如下图所示是有源双T带阻滤波器，该电路的Q值随着反馈系数卩（0卩1）的增高而增高，Q值与P的关系如下调节R16和R17的比值可改变Q值。图 3-103.5.1参数计算：R 二 R 二 R，R 二 R/2，C7=C8=C, C6=2C131415786先取C = 0.15R F，由公式R =1 计算得R二21.23KQ

2、，在软件上模拟后，调整为:2兀f C丿0R = R = 22KQ，C = C = 0.15rF，R = R /2 = 11KQ，C = 2C = 0.33r F。12148101312983.5.2 Q值讨论50Hz陷波器的传递函数为：/ 、 K (s2 +W2)H(s)二 p 0 s2 + (w / Q)s + w20 0幅频特性为：(1)A(e)=Kw2 -w2p-0(2), K =1, w =100兀 rad。p0(W 2 -w 2)2 + (w W / Q)20 0国家允许交流供电频率在49.550.5Hz范围内，所以50Hz陷波器的Q值并不是越高越 好，太高时，阻带过窄，若工频干扰频

3、率发生波动，则根本达不到滤除工频干扰的目的。 而Q值太小时，又可能会滤掉有用信号。选择 3dB 处截止频率为 47.5Hz，52.5Hz，将 w =2k x47.5rad，w =2兀 x52.5rad 分别代1 2入A()=Kw2 -w2p-0=丄 中计算得，Q=9.74, Q2 = 10.24,所以取(2 _W2)2 + (W W / Q)22 0 Q =14(-4_)R + R1 2软件模拟设计50Hz陷波器幅频特性如下所示:= 10,= 22M, R = 510K。17163.6后级放大电路后级放大采用反相放大器，反相放大器一般形式如下图所示:Q图 3-12在此电路上加一个电容，就可以同

4、时实现放大和滤波，称之为实用反相放大器。1低端截止频率设计为0.05Hz，由式 = 2兀C R = 0.05Hz来定C10,兀的值，取C1010 18=33 卩 F，R18 = 100K。18再由 AV=R18 =-5 取R19=510K Q。高端截止频率12兀C R11 19=450Hz，由此式计算出C11的值，取C12=680PF。o T081 R图 3.14设计实用反相放大器的模拟幅频特性如下所示（输入信号1mV）：0.05z450 HzHz图 3-153.7总结和讨论信号经过放大、滤波、处理后送入单片机进行A/D变换，一方面将A/D变换后的数 据通过USB传到主机；经络系统的前向通路对

5、目前面世的许多医学仪器起着不可漠视的重要角色；这相当 于一个基石，没有了它，经络信号就不能很好的放大和给A/D采集，所以当前对经络的 研究是至关重要的。刚要做时，我觉得无法入手，经过长时间的对相关资料的了解，明 白自己首要做的事情就是要了解经络信号的特点，因为经络信号输出时的幅度不上5mV, 那么选择一个适合的放大器对设计是第一个要点，在课题的一步步设计下去，碰到的问 题不少，如放大电路中芯片的选择，在对比经络放大的各种要求才确定一个最方便、最 实用的办法。根据经络信号的特点，设计了一个带通滤波器、一个陷波器来对信号进行 滤波，也使我明白了多阶滤波器的设计；还有一点很重要的就是电容和电阻的参数

6、确定 比较繁琐，在选取使要考虑电阻标称值。第4章软件分析与设计4.1系统总体设计USB数据采集系统软件设计主要包括两部分：一是USB设备端的单片机软件，主 要完成USB协议处理与数据交换（多数情况下是一个中断子程序）以及其它应用功能程 序。二是PC端的程序，由USB设备驱动程序和应用程序两部分组成。公司在Express 的开发包中提供了一个通用驱动程序，我们对该驱动程序进行了封装，完成应用程序与 USB操作系统的接口功能。应用程序根据下位机的数据包格式及通信协议，提取出各种 信息供其它模块使用。PC端程序的开发难度比较大，程序员不仅要熟悉USB协议，还 要熟悉Windows体系结构并能熟练运用

7、DDK工具。4.2固件程序设计4.2.1 USB接口固件设计对于单片机控制程序，目前没有任何厂商提供自动生成固件的工具，因此所有程序 都要由自己手工编制。根据USB协议，任何传输都是由主机开始的，这样单片机作它的 前台工作，等待中断。主机首先要发令牌包给USB设备，设备接收到令牌包后就给单片 机发中断，单片机进入中断服务程序，首先读C8051F320的中断寄存器，判断USB令牌包 的类型，然后执行相应的操作。因此，USB单片机程序主要就是中断服务程序的编写。 在USB单片机程序中要完成对各种令牌包的响应，其中比较难处理的是SETUP包，主要是 端口 0的编程。4.2.2单片机主程序设计主程序由

8、两部分组成：第一、初始化单片机；第二、主循环部分，其任务是可以中 断的，并对经络信号进行处理。在此选用了 Keil C51语言进行了程序的调试和软件仿 真。Keil C51开发系统可以完成编辑、编译、连接、调试和仿真等整个开发流程。可以 用它来编辑C或汇编文件，然后由C51或A51编译器生成目标文件(.OBJ)。目标文件 可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件 (.ABS ). ABS文件由OH51转换成标准的HEX文件，以提供给调试器使用，进行源代码 级调试，直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存储器中。4.2.2.1初始化过程初始化程序分为两个

9、部分，首先初始化单片机内部寄存器，定时器， 设置看门狗和外部1/O 口，以及USB相关得寄存器进行初始化。4222主循环部分完成初始化工作后，就可作其它的前台工作了，并在前台判断是否 有Setup包(通过一个变量，当中断服务程序检测到有Se tup包时，设置该变量)，然后执 行响应的控制传输。本系统的主程序流程图如图4-2所示。图4-1主程序流程图设置标志图4-2中断程序流程图中断服务程序对时间敏感的，必须马上执行。前面己经提到C8051F32 0中的单片机 固化程序主要就是中断服务程序。主程序和中断程序之间的数据交换主要是靠数据缓冲 器和事件标志来完成的。如中断流程图4-3所示，中断程序主要

10、进行端点的控制。如表4-1所示，USB提供3组 端点，其中端点0为设备缺省支持的控制端点:端点1为普通端点，可以作为块传输或中 断传输端点；端点2称为主端点，主要用于大块数据的传输，采用双缓冲技术以更好的 支持实时应用的等时传输，支持DMA操作。可以通过Se tM ode命令从1种传输模式中选择 一种设置，即将主端点设置为等时传输或非等时传输。端点索引传输方向最大包尺寸（字节）00OUT161IN12OUT163IN24OUT645IN表4-1C8051F320端点类型块输出端点:当D12需要接收一个来自USB总线上的数据包时，向CPU产生一个中断请 求，CPU接收到中断请求信号后，马上服务于

11、中断程序。在中断服务程序中，用单片机 固化程序来将D12内部寄存器的数据转移到数据缓冲器（CPU内部RAM）中并等待主程序来 处理，且将D12内部寄存器清空以便接收新的数据包。CPU可接着执行它的主程序，并且 检查数据缓冲器中是否有新的数据并加以处理。在这种结构下，CPU不管数据是来自USB 总线、串行口还是并行口，它的主要任务是查看数据缓冲器是否有新的数据以便处理。控制端点:它和块输出端点在数据处理方面概念相同。当中断服务程序（ISR）在接收 和储存控制数据包的同时，设置相应的寄存器标志。因为所有的标准设备、类等都是在 协议层中处理的，ISR的这种结构则可以保持它的效率。下面给出控制端点输出

12、（如图4-4） 和控制端点输入（如图4-4）处理程序流程图。图4-4图4-5423设备配置信息这是系统枚举并配置USB设备所依据的一系列数据结构的定义。这些数据结构完全遵 循USB规范，并对厂商和设备特征。主要包括：1个设备描述符,，1个配置描述符，1个接 口描述符，2个端口描述符，和若干字符串描述符（包括标识，厂商，产品，序列号）。 这里，2个端口描述符定义分别定义了 1个中断输出和1个中断输入端点，查询间隔为50 毫秒。设备描述符中定义厂商ID，产品ID。两个ID构成硬件ID,系统将根据硬件ID查找 并自动加载所需要的驱动程序。功能层USB系统软件 3USB逻辑结构USB设备层USB主控制

13、器USB总线接口USB总线接口层功能单元逻辑通信流 实际通信流图4-6分层通信模型图4-6中的通信模型是对主机与USB设备的一个分层通信模型的描述，它表明主机 与USB设备之间软件以及数据通信的对应关系。主机软件通过对USB设备的端点和管道进 行操作实现主机与USB设备之间的通信，USB总线接口层为主机和USB设备提供了物理的 连接，USB设备层是通过控制管道将系统软件与逻辑设备连接起来，功能层通过数据管 道将客户软件与USB设备的功能接口连接起来。对于USB设备层和功能层而言，这两层d 都有其层间的逻辑通信，而这种逻辑通信实际上是通过USB总线接口层来完成其数据传 输的。4.3设备驱动程序驱

14、动程序使用在主机上，用来程序化一个UBS设备。在Windows系统下，主机与设备 之间的USB通信必须经过设备驱动程序来传输。设备驱动程序知道如何与系统的UBS驱动 程序、以及与存取设备的应用程序沟通。应用程序不需要知道 它所通信的设备，其实际的连接地址、信号种类以及通信所用的协议等细节，这些工作 是由设备驱动程序来处理的。应用程序只需知道设备的名称，或是设备的功能即可。4.3.1 USB驱动程序层WindowS系统中管理设备通信的部分是I/O子系统(I/OSubsystem)。I/O子系统分成数 层，每一层包含一个或多个驱动程序，通信的要求在这些层次间分别传递。在1/0子系统内有一个UBS子系统，包含有处理所有设备的UBS通信的驱动程序。4.3.2函数驱动程序函数驱动程序(func tinodrive)r让应用程序与UBS设备，通过API函数来沟通。这些 API函数属于Windwos的Win32子系统，Win32子系统同时也管理着执行应用程序、读取键 盘与鼠标输入、在屏幕上显示输出等用户函数。函数驱动程序同时知道如何与