六通道數據采集及處理系統的研制

1 引言

單片計算機應用系統在生物醫學(xué)微信號的采集及處理方面具有廣闊的應用前景。本文介紹我們根據實(shí)際需要研發(fā)的一款六通道數據采集及處理的單片計算機應用系統，共生產(chǎn)樣機兩臺，都投入了實(shí)際應用。該系統分別對六個(gè)來(lái)自傳感器的微弱電信號進(jìn)行放大，經(jīng)A/D轉換器轉換為數字信號，在PC機的控制下，用單片計算機對這些數據進(jìn)行初步的處理，然后把這些數據傳送給PC機。通過(guò)選擇不同的傳感器，系統可用于各種生物醫學(xué)微信號的采集及處理，具有一定的通用性。

2 系統硬件電路的設計

圖1 系統組成方框圖

如圖1所示，系統由傳感器、微信號放大、A/D轉換、單片計算機接口、串行通信等部分組成。來(lái)自傳感器的微弱電信號經(jīng)信號放大電路放大后送入A/D轉換器，此電信號經(jīng)A/D轉換器轉換成數字信號后送入單片計算機進(jìn)行初步的數字處理，并經(jīng)串行通信接口傳送給PC機。同時(shí)，PC機的指令也可通過(guò)串行通信接口傳送給單片計算機。

現將系統各部分分別介紹如下：

2.1 微信號放大電路

微信號放大電路采用美國B(niǎo)urr-Brown公司生產(chǎn)的精密數據放大器INA118。該運放具有精度高、溫漂低的特點(diǎn)，其內部結構如圖2所示[1]。

INA118有八只腳，第1、8腳間外接一放大倍數控制電阻Rg，3、2腳分別為正、反向輸入端，7、4腳為+5V、-5V電源輸入端，6腳為輸出端，5腳為參考電壓端，一般與地相接。

圖2 INA118內部結構圖

A1、A2、Ra、Rb和Rg組成第一級放大電路，根據運算放大器的“虛短”特性，有VA=VIN-，VB=VIN+。所以流過(guò)Rg的電流為

A3、Rc、Rd、Re和Rf組成第二級放大電路，此級為一差分放大電路，由于Rc=Rd，Re=Rf，故其電壓放大倍數為[2]