基于FPGA的脈搏信號采集系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、脈搏信號是一種微弱的生物電信號,是神經(jīng)細(xì)胞傳導(dǎo)信息時在血管內(nèi)部或皮膚表面電活動的總體反映。脈搏信號一般是通過人手指靠觸壓來獲取,本文利用具有高靈敏度的脈搏傳感器來獲取,然后通過差動放大器的輸入端進(jìn)行放大,最后由記錄設(shè)備記錄以便對脈搏信號做進(jìn)一步的分析處理。 本論文介紹了脈搏信號的獲取、放大、采集、顯示以及記錄的軟硬件設(shè)計以及對脈搏信號的分析處理。 第一章中主要介紹了脈搏的基本知識與應(yīng)用,對脈搏信號的特點(diǎn)作了詳細(xì)闡述,接著

2、對脈搏信號的分析處理方法作了具體介紹。為了選擇一種合理的設(shè)計方案, 第二章根據(jù)總體設(shè)計方案對方案中的各部分在設(shè)計思路上作了探討。首先將其分解為模擬和數(shù)字兩大部分,接著根據(jù)脈搏信號的特點(diǎn)對模擬電路中的信號調(diào)理方法作了詳細(xì)的論證,然后以FPGA為核心,對信號的采集、顯示以及與上位機(jī)的通信方式給出了基本的設(shè)計思路。 第三章介紹了放大電路的設(shè)計與實現(xiàn)。脈搏信號是微弱低頻信號,必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆糯鬂M足采集電路的要求,因此將其進(jìn)行三級

3、放大,對每部分電路采取的放大方式、增益作了分析計算,并通過仿真將設(shè)計結(jié)果進(jìn)行驗證。脈搏信號是一種微弱的電信號,極易受到干擾。 第四章中對脈搏信號的濾波作了詳細(xì)介紹。首先通過高通濾波和低通濾波將脈搏信號頻率范圍外的信號濾除,然后對產(chǎn)生干擾最嚴(yán)重的50Hz工頻使用陷波器將其去除。設(shè)計時對每一部分作了詳細(xì)的理論計算,并對仿真的結(jié)果作了說明。最后將放大與濾波聯(lián)合起來進(jìn)行仿真和實測,分析整體濾波放大器設(shè)計的性能。 第五章中介紹了如

4、何進(jìn)行隔離。設(shè)計中使用了光隔電路對前后級實行隔離,詳細(xì)分析了反饋型光電隔離器的工作原理及調(diào)節(jié)方法。對可能出現(xiàn)的負(fù)極性信號使用了箝位電路進(jìn)行了極性轉(zhuǎn)換,并對轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行了仿真。經(jīng)過轉(zhuǎn)換的信號進(jìn)入采集電路進(jìn)行采集。 第六章介紹了如何選擇合適的采集芯片及與FPGA的連接,以及如何使用FPGA控制采集。經(jīng)采集的數(shù)字信號可以經(jīng)過一定的處理再送給其它電路。 第七章中在介紹FPGA的基礎(chǔ)上講述了如何在FPGA上實現(xiàn)數(shù)字濾波器的設(shè)計。

5、經(jīng)過處理的一路信號送給液晶作顯示,另外一路則送給計算機(jī)作數(shù)據(jù)保存。 第八章中介紹了如何使用液晶對采集的波形進(jìn)行顯示。首先闡釋了點(diǎn)陣液晶的結(jié)構(gòu)、與FPGA的連接方法及工作時序,然后編寫程序?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)陣在液晶上顯示。為了保證圖形的穩(wěn)定,文章也介紹了如何使用鍵盤控制液晶的顯示時序。 第九章對使用USB接口實現(xiàn)FPGA與計算機(jī)實現(xiàn)雙向通信作了介紹,在了解USB結(jié)構(gòu)及與FPGA連接的基礎(chǔ)上,首先研究如何實現(xiàn)FPGA對USB的控制實現(xiàn)數(shù)