《智能心音检测课设解读》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能心音检测课设解读（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、测控系统设计实践课程设计报告题目名称：智能心音检测 学院名称：电子信息学院 班 级：测控技术与仪器 学号： 201100454217学生姓名：白 凡 指导教师：常 静2014 年 7 月测控技术设计与实践任务书电子信息 学院实验室电气实验中心时间第19周周一到第19周周五上午 8:3012:00；下午1:004:30地点二号实验楼需人及题目智能心音检测实验 目的设计智能心音检测电路，可检测5600Hz的频率 要求用单片机实现，性能可靠，误差小实验 安排周：讲解实验安排，查找资料 周二：电路设计及仿真周三：软件设计 周四：软硬件联调 周五：检查验收智能心音检测摘要： 用 AT89C51 设计一检
2、测范围在 5-600Hz 的智能心音检测仪，本系统主要由 两部分组成：模拟部分和数字部分。模拟部分是心电回路由心电电极、前置放大、光电隔离、滤波电路、电平抬升电路和后置放大电路组成，主要是将人体获得的微 弱心电信号变成没有负值的、干扰和噪声较小的、放大使周期信号可以改变单片机 管脚电平，从而利用单片机中的计数器记下心跳的频率。数字部分是在单片机内部 进行，将采集到的频率数据处理后输出到四位 LED 段码显示上，要求实时监测，数 据可靠精度高。关键词：单片机滤波计时器 放大器Abstract：Using AT89C51 to design a detection range in 5-600Hz
3、 intelligent heart sound detection instrument, this system mainly consists of two parts: analog and digital parts. Analog part is the electrical circuit by ecg electrodes, preamplifier circuit, photoelectric isolation, filtering, level up, circuit and the circuit is placed after the main is to obtai
4、n a weak electrical signals into the human body that has no negative, interference and noise smaller, put ambassador periodic signal can change MCU pin level, thus in the single-chip microcomputer is used to write down the heartbeat frequency counter. Digital part is inside the single chip microcomp
5、uter, the frequency of the collected data processing after four output to the LED display on the section of the code, for real-time monitoring, data and reliable with high precision.Keywords： Single chip microcomputer filter The timer amplifier目录引言11. 心音检测的发展21.1 听诊器 21.2听诊器的发展21.3 现代新一年监测点发展22. 总体设
6、计33 硬件设计43.1 前置放大器 4 3.2去工频干扰陷波电路 43.3 比较器及后级放大电路 53.4 显示电路 63.5 报警电路 84 软件设计 85 调试及结果 96 心得体会 97 参考文献11附件12程序12电路图16引言目前，国际上关于心音和心肌收缩能力的研究更体现了心音检测和分析的重 要性。由于“第一心音辐值的大小与心肌收缩能力的强弱密切相关，故可以用第 一心音辐值的变化趋势来评估心力储备（Cardiac Reserve指心输出量随机体代 谢需要而增长的能力），心脏耐力”。理论分析表明：第一心音辐值的大小主要决 定于心室收缩是产生的压强能的大小；而该压强能的大小主要由心肌收
7、缩力的强 弱来决定。动物实验及有创和无创的临床实验研究表明：第一心音辐值的变化和 左心室压力上升最大速率的变化成正相关。肖守中等提出用相对值法来建立心音 辐值参数，利用第一心音辐值 S1 的变化趋势来量度心肌收缩能力和评估心血管 疾病患者和健康人的心力储备。并且在长期的临床实验中，总结并提出了心音图 运动试验，把完成规定运动量运动后 S1 辐值对安静时 S1 辐值的倍数定义为心肌 收缩能力储备指数，并在国际上首次提出了“心力变异性的概念”，它指在各相 继的心动周期之间，心肌收缩力在不断变化，并在不同因素作用下表现出一定的 变化规律。在不同运动量负荷下运动会引起 S1 辐值的变化，其中蕴藏着心肌
8、收 缩能力和心力储备信息。把不同运动负荷下运动后 S1 辐值对安静是 S1 辐值增加 的相应倍数定义为心力变化趋势，据此评估受试者的心力储备状态。所以对于心 音的定量分析显得由为重要。1.心音检测的发展1.1 听诊器一个圆圆的金属探头，连接着一根橡皮管子，然后分叉，分别通过两个金属 耳塞一直介入到医生的耳朵里这就是听诊器。听诊器作为我们要设计的心音检测仪的鼻祖，从诞生但现在的 200 多年的时 间里，作为临床上的一个重要的诊断工具，发挥了巨大的作用。1.2听诊器的发展1.2.1 雷奈克发明听诊器1816年 9月 13 日，一个比较偶然的机会，从小孩子的游戏中得到灵感，解 决了困扰他的一个重要的
9、医学问题，更是发明了震惊当时的医学界，惠利之后医 学界的一个重要的工具听诊器。1.2.2 发展为现在比较常见的样子，刚发明的听诊器不是现在这个样子，经 过很多医学界的天才的改进，终于变成了当今的这个样子，在接下来的一百年里 基本上没怎么发生变化。1.2.3 电子听诊器 虽然听诊器在使用过程中存在很多问题，但是在当时的生产力水平和科技水 平下，没法改进，而且一般的疾病通过听诊器可以判断，到了现代，微电子科技 迅猛发展，于是电子听诊器应运而生，它在声音的准确度和对噪声的处理上有着 普通听诊器无可比拟的优点。1.3 现代心音检测的发展 比电子听诊器更高级的专门进行心音检测的就是心音检测仪，它有着更多
10、的 更先进的优点。信号调整电路设计采用了硬件电路和软件结合的技术，主要应用 在：（1）用软件设计实现了自动调节显示波形的辐值，也可以任意放大或缩小 并能对心音信号时限进行放大或缩小。（2）信号模拟滤波和数字滤波相结合，以达到更优的滤波效果。（3）自动补偿零点漂移，用软件方法补偿由传感器和放大器产生的温漂和时漂。主要体现以下功能：（1）窗口化软件设计，界面友好，功能齐全，操作方便，易于扩展。（2）实现了实时采样与信号波形显示，操作者可以根据需要设置参数和选 择喜欢的显示风格。（3）设计了一个友好的图形界面供使用者进行手动分析，通过操作鼠标或 键盘移动屏幕上的测试标线，能够灵活方便地测试信号波形的
11、间期，辐值，斜率 参数。保留传统的手动测试方法，是对自动信号分析的验证和补充。（4）应用小波分析技术和医学专家知识编制了自己信号分析程序，可以对 第一心音辐值和心脏的收缩期和舒张期自动识别。（5）建立了病历档案管理数据库，存储患者基本情况，测试得到的数据， 分析结果及医生诊断意见等内容，为病因查询，分类，统计工作提供数据资料。（6）打印检测报告程序具有打印预览功能，能够控制打印机输出包括心音 辐值，时限，心音波形以及病人的有关资料。2.总体设计本次的课程设计要求用AT89C51设计一检测范围在5-600Hz的智能心音检测 仪，本系统主要由两部分组成：模拟部分和数字部分。模拟部分是心电回路由心
12、电电极、前置放大、光电隔离、滤波电路、电平抬升电路和后置放大电路组成， 主要是将人体获得的微弱心电信号变成没有负值的、干扰和噪声较小的、放大使 周期信号可以改变单片机管脚电平，从而利用单片机中的计数器记下心跳的频 率。数字部分是在单片机内部进行，将采集到的频率数据处理后输出到四位 LED 段码显示上，要求实时监测，数据可靠精度高。流程图如下:前置放大滤波除杂 LED显示图13. 硬件设计3.1 前置放大器由于人体心电信号是频率范围约为0.05 Hz150 Hz、幅度约为0-4 mV的低频微弱信号，且测量时噪声背景却很强，故需前置放大，要求高精度，高稳定性，高输入阻抗，高共模抑制比，低噪声和强抗
13、干扰能力。电路如图 2图 2 前置放大电路3.2 去工频干扰陷波电路在自动化测量控制领域，各种参数的测量将直接关系到工业生产的质量,尤 其在超精密仪器仪表的测量中，对测量精度的要求非常严格，如果测量装置工作 在电源变压器或输电线路附近，采集信号往往会受到工频电磁场(50Hz)及其谐 波的干扰，从而增加了获取精准信号的难度。传统传感器测量技术的噪声抑制能 力和温度特性相对都比较差，不能满足高精度测量对抗干扰能力的要求。因此， 在对低频微弱信号的智能数据采集中，具有抗工频干扰的高精度数据采集系统已成为关键技术之一。工频干扰是心音的主要干扰，虽然前置放大电路有很强的共模抑制作用，但 部分干扰是差模方
14、式进入电路，且频率处于心音范围内，因此仍存在很大干扰必 须专门剔除，电路如下图 3。图 3 去工频干扰电路3.3比较器及后级放大电路在经过前置放大和陷波电路后，信号还要经过一个比较器，经过比较器，将 信号变为方波信号，从而确保输入单片机的触发信号准确、可靠。若幅值达到要求，则不用加后置放大。3.4 显示电路显示电路由AT89C51及LED显示组成，在单片机中利用它的两个定时器T1 和TO，其中T0作为定时器，T1作为计数器，计算定时时间内的计数数，从而在 程序中算出一秒中的周期数，即为心电频率。LED 断码表如下，为共阳极，也可用共阴极，但断码表不同。表显示字符共阳极段选码 dp gfedcba显示字符共阳极段选码 dp gfedcba0COHA88H1F9HB83H2A4HCC6H3bohDA1H499HE86H592HF8EH682HP8CH7F8Hy91H880H8.00H990H“灭”FFH显示电路如下图 5：注意：
