基于PIC单片机的生物机能实验装置的研究

摘要

生物机能信号的采集是医学研究和了解生物体的生命活动规律及其发生机理、分析和研究生物体状况的重要前提.目前关于如何提取有用的生物体电信号和非电信号的性能优良的实验装置的研制越来越受到人们的关注.生物机能信号的采集和处理装置需要具有较强的抗干扰能力,并能满足不同领域对实验仪器的要求.因此,研制适合国内相关行业的生物机能实验装置是尤为必要的.该课题通过对国内外现有的相关仪器进行的详细分析,提出了开发适合中国大中专院校的生物机能实验系统的设计方案,此方案弥补了该省该项目研究的空白.由于需要检测的生物体信号非常微弱,极易受到外界环境和器件本身的干扰,所以测量困难.作者立足于现有器件,通过设计的陷波电路和数字滤波电路,减小了干扰信号对测量的影响,使得测量信号达到良好的效果.课题设计主要从以下几个方面实现:1.首先针对生物机能信号弱、频带范围宽的特点,计算并设计了模拟检测电路以提取生物机能信号,然后设计了硬件和软件滤波电路.2.采用低功耗、低价格的PIC系列单片机作为控制装置的核心,并对转换、接口电路等作了设计.3.该文以一组模拟信号作为实验采集板的输入信号,运用所设计的实验装置进行了放大、滤波等实验,并对实验结果进行了分析,实验证明了该实验装置的可行性.该文对开发适合中国国情的生物机能实验系统做了有效的探讨和初步的尝试,以期对该领域的进一步研究提供有价值的参考.

目录

文摘

英文文摘

1前言

1.1研究目的及意义

1.2生物机能实验系统的研究概况及发展趋势

1.2.1国外研究概况

1.2.2国内研究现状

1.2.3发展趋势

2生物体信号的分类及特点

2.1生物体信号的分类

2.2生物体信号的特点

2.2.1直接信号的特点

2.2.2间接信号的特点

2.2.3生物体信号采集的设计要求

3生物机能实验系统的比较和探讨

3.1引言

3.2 PowerLab系统简介

3.2.1 PowetLab的组成

3.2.2 PowerLab在中国的应用

3.2.3基于PowerLab的思考

3.3 BL-420生物机能实验系统

3.3.1 BL-420系统的组成

3.3.2 BL-420的性能特点

3.3.3 BL-420原理简介

3.4 Rm6240与PcLab

3.4.1 Rm6240简介

3.4.2 PcLab简介

3.5基于BL-420,Rm6240及PcLab对生物机能实验系统的设想

3.6虚拟仪器的设想与实现

3.6.1虚拟仪器软件LabVIEW

4信号采集及放大电路的设计

4.1引言

4.2信号采集放大电路概述

4.3信号采集及放大电路设计

4.3.1电极和传感器的选择

4.3.2前置放大电路的设计

4.3.3硬件滤波电路设计

4.3.4电平放大电路

5数据采集与通信

5.1数据采集系统概述

5 2 A/D转换电路的硬件设计

5.2.1数据采集电路

5.2.2数据采集的软件设计

5.3通信接口及软件设计

5.3.1 RS-232C通信接口标准

5.3.2通信接口电路与软件编程

6数据采集及采集数据的处理

6.1数据采集

6.1.1实验仪器及方法

6.1.2实验结果

6.2数字滤波处理

6.2.1 FIR滤波器的设计

6.2.2数字滤波器的Matlab仿真

7.系统抗干扰设计

7.1干扰对系统产生的影响

7.2系统的硬件抗干扰措施

7.2.1电源的抗干扰设计

7.2.2采取合理的接地技术

7.3软件抗干扰设计

结论

参考文献

附录1系统电路原理图

附录2线性低通滤波器的MATLAB仿真程序

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢