标准12导联心电图仪的USB2.0设计

摘要

心脏病是威胁人类健康的主要疾病之一，因此研制高性能的心脏检测设备对于心脏疾病的诊断和治疗具有十分重要的意思，心电图是一项常规心脏疾病检查手段，对标准12导联心电信号的同步采集和方便快捷的传输数据是目前心电图仪的发展方向。 本文介绍了标准12导联心电图仪的设计，包括硬件和软件设计，使用USB2.0接口实现与主机的通信，这是一种能够方便、快捷的实现对标准12导联心电信号同步采集的心电图仪，是心电诊断系统的硬件部分，主要分为三部分：前置放大部分、模数转换部分和USB控制器。 前置放大部分主要是实现对心电信号的放大和滤波，由于心电信号本身很微弱，并且常常伴随有各种干扰，所以前置放大部分在心电数据记录仪的设计中有很重要的地位，此部分的任务就是滤除心电信号中的各种干扰，并将微弱的信号放大到A/D的允许输入范围之内。 模数转换部分实现模拟信号向数字信号的转换，这里使用Sigma-Delta转换器，因为其使用了过采样、噪声成形、数字抽取滤波等技术，使其可以以较低成本实现高分辨率，并且易于与数字信号处理系统单片集成，无须采样-保持电路，对输入端抗混迭滤波器要求很低等，这里使用AD7716构建一个12通道数据采集系统，分辨率为22位。 USB 总线是一种星型总线结构，具有热插拔、速度快、即插即用、独立供电和良好的兼容性的特点，本文的USB接口控制器使用Cypress公司的CY7C68013，Cypress为该系列的USB控制器提供了一整套的开发工具，包括硬件、固件和驱动程序的开发，这使得软硬件的开发周期大大缩短。 本系统利用了USB接口，可以方便地接入到计算机；实现对标准12导联ECG信号的同步采集，可以更全面、详尽地了解心脏的状况，更有利于对心脏疾病的诊断和监测。