关于心冲击信号在单片机上的采集与处理研究

简介：
本研究聚焦于心冲击信号的高效采集与处理技术，探讨其在单片机平台的应用，旨在提高心脏疾病诊断的准确性和实时性。 本段落设计了一套用于采集心冲击信号的硬件电路系统，该系统由五个主要部分组成：前置电荷放大电路、滤波电路与主电压放大电路、抑制工频干扰的陷波电路以及提升输出电平并稳压的电路。 前置电荷放大器的主要功能是将来自压电薄膜产生的电信号转化为可用的电压信号。滤波电路则负责去除高频噪声和直流干扰，其工作范围为0.15至30Hz之间。主放大电路设置了一个大约120倍的增益以确保足够的信号强度。陷波电路用于消除工频干扰，而电平提升与稳压电路则保证输出信号符合单片机ADC输入的要求。 通过上述硬件采集系统，在坐姿和躺卧两种不同状态下均可有效地检测并记录人体微弱生理信号（BCG信号）的变化情况。此外，本段落还开发了提取心率、呼吸频率等相关参数的算法：采用截止频率为0.48Hz的低通数字滤波器连续三次循环处理来分离心跳与呼吸波，并利用快速傅立叶变换在频域内确定心率和呼吸速率的具体数值。 最后，在STM32单片机的支持下，实现了对采集信号进行进一步分析、计算以及显示的功能。系统具备了实现心率算法及呼吸频率检测与展示的能力。实验结果表明，基于eTouch压电薄膜设计的人体生理特征信号（BCG信号）采集处理方案是切实可行的，并且该技术具有较高的安全性和便捷性，同时在灵敏度方面表现优异。