基于單片機的生物電阻抗頻譜測量系統

從理論分析可知，選用芯片AD8302可以得到從電極輸出的兩路信號的幅度比和相位差。AD8302是美Analog Devices公司生產(chǎn)的專(zhuān)門(mén)用于幅度和相位測量的首款單片集成電路，它能同時(shí)測量從低頻到2．7 GHz頻率范圍內兩輸入信號之間的幅度比和相位差。它內部含兩個(gè)精密匹配寬帶對數檢波器、一個(gè)相位檢波器、輸出放大器組、一個(gè)偏置單元和一個(gè)輸出參考電壓緩沖器等。該器件將精密匹配的兩個(gè)對數檢波器集成在一塊芯片上，因而可將誤差源及相關(guān)溫度漂移減小到最低限度。
AD8302的幅度和相位測量原理主要基于對數放大器的對數壓縮功能，其一般數學(xué)表達式為：VOUT=VSLPlog(VIN／Vz)其中VIN為輸人電壓，Vz為截距，VSLP為斜率。AD8302正是利用上述對數壓縮原理，通過(guò)精密匹配的兩個(gè)寬帶對數檢波器來(lái)實(shí)現對兩輸入通道信號的幅度和相位的測量，其方程式如下：

式中：VINA和VINB分別為A，B兩通道的輸入信號幅度；φ(VINA)和φ(VINB)分別為A，B兩通道的輸入信號相位；VCP為參考電壓VCP=900 mV；RFISP=30 mV／dB；RFIφ=10 mV／(°)。
因此，兩路電壓信號經(jīng)過(guò)AD8302輸出增益和相位電壓值；再通過(guò)C8051F340單片機內部自帶的10位ADC轉換后，取到增益和相位具體參數，計算后可直接得到被測的阻抗。
2．4 其他部分
在本系統的設計中除了信號源和檢測部分，鍵盤(pán)、顯示、數據存儲等部分也是必不可少的。鍵盤(pán)主要用來(lái)設置信號源參數，包括信號的起止頻率、頻率步進(jìn)、開(kāi)始和復位等。鍵盤(pán)采用3×2矩陣式結構。
顯示部分選用EDM12864B型圖形點(diǎn)陣式LCD液晶顯示模塊，主要用來(lái)顯示信號參數的具體設置信息和輸出狀態(tài)，如當前輸出信號的頻率和幅值．測量對象的頻譜特性參數值(幅值和相位)等。
外部數據存儲器采用SD卡。這種模式方便快捷，當測量結束后，將測量數據存入SD卡中；然后取下SD卡，插入到讀卡器中，可以直接在計算機上讀出數據文件并處理數據。另外，在該系統上還設計了USB接口。當連接USB與計算機，通過(guò)程序的控制，可以實(shí)現直接讀取SD卡中的數據文件。