本文關(guān)鍵詞：多生理參數(shù)采集系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 生理參數(shù) 信號采集 STM32 ADS1294 電磁兼容性

【摘要】：生理參數(shù)是進(jìn)行醫(yī)學(xué)臨床診斷和健康監(jiān)護(hù)的重要參考依據(jù)。對人體生理參數(shù)的采集和處理是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熱門研究課題之一。為了方便人們對人體生理和病理狀況的研究和全面分析，采集到的生理參數(shù)類型需要盡量多樣化，所以現(xiàn)代醫(yī)療電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求能夠?qū)崿F(xiàn)多路生理參數(shù)的采集。 針對上述需求，本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于STM32和ADS1294的多生理參數(shù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計(jì)，以基于Cortex-M3內(nèi)核的高性能處理器STM32為硬件平臺處理核心，以TI公司的24位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADS129x系列芯片ADS1294R和ADS1294為關(guān)鍵模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，配合各路生理參數(shù)采集電路，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)心電信號、呼吸信號、無創(chuàng)血壓、血氧信號等多路生理參數(shù)的采集。 本文的研究工作概述如下： (1)在分析多生理參數(shù)采集系統(tǒng)的需求和被采集的心電信號、呼吸信號、無創(chuàng)血壓、血氧信號等多路生理參數(shù)的特征的基礎(chǔ)上，選取了STM32作為多生理參數(shù)采集系統(tǒng)的主控芯片，ADS1294作為系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換芯片，設(shè)計(jì)了基于STM32和ADS1294的多生理參數(shù)采集系統(tǒng)的總體方案。 (2)在Altium Designer Winter09開發(fā)環(huán)境下，，完成了多生理參數(shù)采集系統(tǒng)各組成模塊的硬件電路設(shè)計(jì)，包括心電信號采集模塊、呼吸信號采集模塊、無創(chuàng)血壓信號采集模塊、血氧信號采集模塊、電源模塊及通信接口電路的設(shè)計(jì)等；并采用Mutisim12對設(shè)計(jì)的各模塊硬件電路進(jìn)行仿真分析，完成了各硬件電路的功能驗(yàn)證。 (3)在研究分析電磁兼容性的理論基礎(chǔ)上，為了增強(qiáng)多生理參數(shù)采集系統(tǒng)的抗干擾能力，盡量減少各種電磁干擾的影響，完成了多生理參數(shù)采集系統(tǒng)的板級電磁兼容性設(shè)計(jì)，包括8層板疊層設(shè)計(jì)、數(shù)模分區(qū)和功能分區(qū)的布局設(shè)計(jì)及電路布線的設(shè)計(jì)，使電路的設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)期的目的，即達(dá)到電磁兼容性。 (4)完成了系統(tǒng)測試方案的設(shè)計(jì)，利用人體生理參數(shù)模擬儀模擬人體的生理參數(shù)對系統(tǒng)各功能模塊進(jìn)行了測試，包括電信號采集模塊、呼吸信號模塊、無創(chuàng)血壓信號模塊和血氧信號采集模塊等；通過對各模塊測試結(jié)果的分析，驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的多生理參數(shù)采集系統(tǒng)的功能，從而實(shí)現(xiàn)了多路生理參數(shù)的采集。
【關(guān)鍵詞】：生理參數(shù) 信號采集 STM32 ADS1294 電磁兼容性
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R318.6;TN911.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題來源10
• 1.2 課題研究背景及意義10-11
• 1.3 多生理參數(shù)采集的相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀11-17
• 1.3.1 心電信號采集11-13
• 1.3.2 無創(chuàng)血壓采集13-14
• 1.3.3 血氧飽和度14-15
• 1.3.4 呼吸信號采集15-17
• 1.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)分析17-19
• 1.5 課題的研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排19-20
• 第2章 多生理參數(shù)采集系統(tǒng)需求分析與總體設(shè)計(jì)20-24
• 2.1 系統(tǒng)需求分析20-21
• 2.2 主控芯片及 A/D 器件選擇方案21-22
• 2.2.1 MCU 的選擇方案21
• 2.2.2 A/D 的選擇方案21-22
• 2.3 多生理參數(shù)采集系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 多生理參數(shù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)24-45
• 3.1 心電信號采集模塊24-28
• 3.1.1 心電模塊方案設(shè)計(jì)24-25
• 3.1.2 預(yù)處理電路設(shè)計(jì)與仿真25-26
• 3.1.3 心電信號采集電路設(shè)計(jì)26-27
• 3.1.4 右腿驅(qū)動和屏蔽驅(qū)動電路設(shè)計(jì)與仿真27-28
• 3.2 呼吸信號模塊28-31
• 3.2.1 呼吸模塊方案設(shè)計(jì)28-30
• 3.2.2 呼吸模塊電路設(shè)計(jì)與仿真30-31
• 3.3 無創(chuàng)血壓信號模塊31-37
• 3.3.1 血壓模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31-32
• 3.3.2 壓力傳感器電路設(shè)計(jì)與仿真32-33
• 3.3.3 過壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)與仿真33-35
• 3.3.4 氣泵氣閥驅(qū)動電路設(shè)計(jì)與仿真35-37
• 3.4 血氧信號采集模塊37-41
• 3.4.1 血氧模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37-38
• 3.4.2 LED 驅(qū)動電路設(shè)計(jì)與仿真38-40
• 3.4.3 濾波放大電路設(shè)計(jì)與仿真40-41
• 3.5 ARM 外圍電路設(shè)計(jì)41-44
• 3.5.1 電源電路41-43
• 3.5.2 USB 接口電路43-44
• 3.5.3 RS232 接口電路44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第4章 電路板級電磁兼容性設(shè)計(jì)45-49
• 4.1 電磁干擾模型分析45-46
• 4.2 電路板級電磁兼容性設(shè)計(jì)46-48
• 4.2.1 電路疊層設(shè)計(jì)46-47
• 4.2.2 電路布局設(shè)計(jì)47
• 4.2.3 電路布線設(shè)計(jì)47-48
• 4.3 本章小結(jié)48-49
• 第5章 系統(tǒng)測試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析49-54
• 5.1 系統(tǒng)測試方案設(shè)計(jì)49-50
• 5.2 心電及呼吸模塊測試與分析50-51
• 5.3 無創(chuàng)血壓模塊測試與分析51-53
• 5.4 血氧模塊測試與分析53
• 5.5 本章小結(jié)53-54
• 第6章 總結(jié)與展望54-56
• 6.1 論文工作總結(jié)54-55
• 6.2 未來工作展望55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 攻讀學(xué)位期間參加科研情況60

【參考文獻(xiàn)】

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1 崔洋;彭吉;李佩s

本文編號：633285