基于LabVIEW的心音信號檢測系統設計

圖5所示為OTL低頻功率放大器，其由晶體三極管Q4組成推動(dòng)級，Q1、Q2是一對參數對稱(chēng)的NPN和PNP型晶體三極管。Q4管工作于甲類(lèi)狀態(tài)，它的集電極電流由電位器R6進(jìn)行調節，該電流的一部分流經(jīng)電位器R4及二極管D2，給Q1、Q2提供偏壓。調節R4，可以使Q1、Q2得到合適的靜態(tài)電流而工作于甲、乙類(lèi)狀態(tài)，以克服交越失真。靜態(tài)時(shí)要求輸出端中點(diǎn)(Q1、Q2的發(fā)射極)的電位U=2.5 V，可以通過(guò)調節R6來(lái)實(shí)現。又由于R6的一端接在輸出端中點(diǎn)，因此，在電路中引入交直流電壓并聯(lián)負反饋，一方面能夠穩定放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，同時(shí)也改善了非線(xiàn)性失真。功率放大電路中用到了3DG6、3DG12和3CG12雙極結型三極管(BJT)。

2.3 單片機模塊

根據心音信號的特點(diǎn)以及系統性?xún)r(jià)比的要求，結合STC系列單片機的性能特點(diǎn)，采用STC12C5A作為核心控制器，負責將預處理后的信號進(jìn)行A/D轉換、數據存儲、液晶顯示和串口通信等。STC12C5A單片機是高速、低功耗、超強抗干擾的新一代8051單片機，其指令代碼完全兼容傳統8051，但速度快8倍，并且自帶8路高速10 bit A/D轉換，完全可以滿(mǎn)足心音檢測系統的要求。

3 軟件設計

檢測系統的軟件包括單片機軟件和上位機軟件兩部分。

3.1 單片機軟件設計

單片機軟件采用模塊化設計思想，主要包括：主程序、鍵盤(pán)子程序、液晶顯示子程序、RS232通信子程序、數據存儲子程序、A/D轉換子程序等。主程序流程圖如圖6所示，首先對整個(gè)系統進(jìn)行初始化設置，使系統正常工作，再執行按鍵掃描程序，根據掃描得到的鍵值，進(jìn)入不同的服務(wù)子程序。其中比較重要的還有A/D中斷子程序，其應用公式Vin=(Vcc×D)/256將采集到16進(jìn)制ADC轉換數據的電壓值轉變?yōu)?位10進(jìn)制電壓數據。

3.2 上位機軟件設計

上位機軟件主要是與單片機進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)采集并發(fā)送心音數據，為進(jìn)一步的分析提供一個(gè)良好的人機交互平臺。虛擬儀器軟件LabVIEW前面板采用交互式圖形化用戶(hù)界面，程序框圖采用G語(yǔ)言編程，可以用來(lái)設計虛擬心音檢測平臺[7-8]。本系統采用模塊化設計思想，主要包括數據管理、數據采集、數據回放、數據分析和報表打印模塊等。由于模塊較多，在一個(gè)面板上很難顯示出所有內容，一般可以通過(guò)Tab Control控件進(jìn)行分頁(yè)顯示，但如果前面板控件過(guò)多，程序框圖必然繁亂，因此本系統采用多面板方式。

管理模塊采用免費并開(kāi)源的數據庫訪(fǎng)問(wèn)包LabSQL，實(shí)現被測試者信息的錄入、查詢(xún)、修改和刪除等功能。數據采集模塊利用虛擬儀器軟件架構VISA，打開(kāi)、設置計算機的串口實(shí)現與下位機間的RS232通信，但要注意要設置一樣的波特率、數據位、奇偶校驗位等。數據分析模塊主要完成小波包去噪、特征提取和模式識別等處理功能。