基于MXT8051的便攜式脈搏&心電監(jiān)測儀

　　基于MXT8051片上運(yùn)放的雙T陷波器

　　由于心電信號被深埋于50Hz共模工頻信號之中，即使采用高共模抑制比的儀表放大器作前置放大器放大出來的心電信號依然含有很強(qiáng)的50Hz工頻噪聲。因此需要對信號進(jìn)行50Hz陷波處理，由于MXT8051片上集成了多個(gè)運(yùn)放，在這里選用片上運(yùn)放OP4、OP5構(gòu)成“雙T陷波器”。電路原理如圖6所示。

　　為優(yōu)化陷波器的濾波性能，用PSPICE電路仿真軟件對電路原理圖進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果如圖7所示。由仿真結(jié)果可以看出該濾波器對50Hz信號有超過-30dB的衰減。經(jīng)過實(shí)際測量，陷波器對50Hz信號的衰減大于-30dB，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)需求。

　　FIR數(shù)字濾波器

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)15點(diǎn)的FIR低通濾波器，AD采樣速率為600Hz，其3dB帶寬約為26Hz。由于心電信號的頻譜在小于1Hz到數(shù)十Hz的范圍內(nèi)，該濾波器基本能濾除高頻噪聲，滿足系統(tǒng)的需要。

　　按照漢明窗來設(shè)計(jì)的FIR低通濾波器，其單位沖擊響應(yīng)為h=[0.0105, 0.0164, 0.0331, 0.0573, 0.0841, 0.1082, 0.1249, 0.1309, 0.1249, 0.1082, 0.0841, 0.0573, 0.0331, 0.0164, 0.0105]。

　　由于單片機(jī)不適合于小數(shù)運(yùn)算，將單位沖擊響應(yīng)數(shù)值擴(kuò)大后化成整數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，濾波后再將所得的輸出除以擴(kuò)大的倍數(shù)，提高單片機(jī)的運(yùn)算能力。經(jīng)修改后的單位沖擊響應(yīng)為h=[2, 3, 6, 11, 17, 22, 25, 26, 25, 22, 17, 11, 6, 3, 2]，如圖8所示。在化整過程中舍去了小數(shù)部分，所得的單位沖擊響應(yīng)以原來的比例有所失調(diào)，會導(dǎo)致濾波特性稍有改變，仿真結(jié)果如圖9所示。