基于STM32的生理信号数字滤波器的设计.pdf

简介：
本文介绍了基于STM32微控制器设计的一种高效生理信号数字滤波器，旨在优化医疗设备中生物电信号的处理效果。通过软件算法实现对心电、脑电等信号的有效过滤和增强，提高诊断准确性。 本段落详细介绍了使用STM32F4微处理器设计生理信号数字滤波器的方法。在处理人体的生理信号时，由于这些信号通常非常微弱且容易受到周围环境的影响，因此去除干扰噪声是至关重要的步骤之一。众多抗干扰手段中，数字滤波因其灵活性和准确性被广泛采用。 本段落利用MATLAB环境下的fdatool工具箱设计了FIR（有限脉冲响应）带通滤波器，并通过STM32F4微处理器的软件处理功能来实现这一过程。生理信号的特点包括脑电信号幅值范围在5pV至100pV之间，频率范围为0.5Hz到35Hz，这表明有效频率范围很窄，对滤波器的设计提出了较高的要求。 为了设计合适的FIR带通滤波器，在fdatool工具箱中设置适当的阶数、截止频率和窗函数等参数后生成c头文件。这些步骤完成后，通过将MATLAB生成的系数与ARM官方库中的函数进行比较来验证滤波效果。实验使用了30Hz和50Hz正弦波信号组合，并设置了1KHz采样率及320个采样点数。 此外，还从频域角度分析了滤波器的效果：通过MATLAB对原始信号及其经过FIR处理后的结果进行快速傅里叶变换（FFT），并绘制出相应的频谱图。结果显示，在使用设计的带通滤波器后，噪声得到了有效抑制，这证明了所设计滤波器的有效性。 综上所述，利用MATLAB工具箱来生成FIR带通滤波器系数，并结合STM32F4微处理器进行信号处理的方法可以有效地对生理信号实施过滤操作。这种方法不仅提高了处理质量还展示了该微处理器在生物医学领域的应用潜力。此外，实验结果也证明了MATLAB和ARM官方库之间数值计算的一致性，为后续研究提供了坚实的技术基础。