一種心音信號的數字處理方法

2、濾波、整形電路

具體電路如圖3所示。前面提到，心音在20Hz～600Hz范圍，所以必須將其它信號、噪聲濾除掉。在放大電路的末級，采用了二階壓控電壓源低通濾波器，濾除心音范圍外的干擾信號，分頻點(diǎn)設為：

f0=1/（2×3.14×RC）=600Hz

這樣，心臟跳動(dòng)的幅度很明顯的分離出來(lái)。。

U8B是一個(gè)同相跟隨器，用于增強帶負載能力，使信號有足夠的幅度提供給比較器。U8A、R17、R18、R19、R20和兩只穩壓二極管構成了一個(gè)滯回比較器。當輸入信號受干擾或因噪聲的影響而上下波動(dòng)時(shí)，只要根據干擾或噪聲電平適當調節滯回比較器兩個(gè)門(mén)限電平的值，就可以避免比較器的輸出電壓在高低電平之間反復跳動(dòng)。

3、單片機處理電路

單片機處理電路如圖4所示，單片機選擇 89C51。經(jīng)過(guò)比較器整形的波形，即心臟跳動(dòng)次數的脈沖，送到單片機的T1腳。該腳對脈沖計數，在設定定時(shí)時(shí)間之后，將脈沖個(gè)數送累加器處理，再送到P2口顯示。P2口作輸出，P1口作位選，并用74LS07驅動(dòng)。數碼管采用7段共陰數碼管。經(jīng)過(guò)74LS07驅動(dòng)的電平，通過(guò)上拉電阻提供電源，加到數碼管對應的管腳。

四、硬件電路調試

調試時(shí)從信號發(fā)生器輸出0Hz～2000Hz的正弦波用示波器觀(guān)測硬件電路各觀(guān)測點(diǎn)輸出信號變化情況。首先可以觀(guān)測到傳感器采集到的信號包括很多頻率成分，見(jiàn)圖5。在濾波電路中通過(guò)調整R38、R39使截止頻率逼近600Hz；通過(guò)調整R40、R41使Q值逼近0.707，直至觀(guān)測到較為理想的輸出響應，即心臟跳動(dòng)的幅度很明顯地凸現出來(lái)、幾乎看不到雜波干擾為止，如圖6所示。在整形電路中，只要適當調節電位器R19，即改變滯回比較器的門(mén)限電平，就能得到穩定的心臟跳動(dòng)脈沖。最后再將心音傳感器貼放在人體實(shí)測，使心率測量誤差控制在±1次即可滿(mǎn)足測量要求。

五、小結

采用這種電路設計的聽(tīng)診器對聲音的擴大能力是常規聽(tīng)診器的14倍，合理的濾波電路設計大大減少了聽(tīng)診部位邊緣地帶噪音的傳入，并使醫生更能有效區分心音和其它生理性聲音。對于在噪音大的環(huán)境中看病的醫生來(lái)說(shuō)，采用這種處理電路可以得到非常理想的結果。

參考文獻：

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