MCU基本技术原理及应用方案集锦

电路的关键。首先，要经过一个0.5Hz 的高通滤波器，以滤出传感器的热电干扰，然后再经过一个低通滤波器以滤除心音信号的绝大多数干扰。在实现电路中，普通的滤波器已经很难对这么低的信号进行 滤波，因此在本设计中采用增益变化较平坦的巴特沃斯滤波器。其中，高通为二阶的巴特沃斯滤波器，低通为截止频率为5Hz 的巴特沃斯滤波器。图3 为低通滤波的原理图。

　　图3：低通滤波原理图

　　图3：低通滤波原理图

　　3 后级放大和比较整流电路设计

　 　心音信号经过前级放大后，幅度还未达到理想的应用值，且还有一定的干扰，因此需要后级放大器继续放大，以达到使用要求。整个电路采用一般的反向放大器模 块电路。比较整流电路的作用是将处理后的信号转化为不含负脉冲的方波，以送入单片机进行处理。该电路由一个过零比较器和整流电路构成，由于送入单片机的信 号要求为正电压，所以经过整流电路后，信号将全部转化为正跳沿的方波。

　　4 单片机控制电路

　　本部分主要包括单片机控制显示电路以及驱动蜂鸣器的报警，具体电路如图4 所示。

　　图4 单片机控制电路

　　图5 为单片机程序流程图。

　　图5 单片机控制流程图

　　20 帧标准Jlink 接口：

　　20 帧标准Jlink 接口

　　本系统电路的软件部分能够精确跟踪微小心电信号的频率。所采用的技术是单片机的中断捕获功能以及数学算法误差消除、硬件结构误差消除。

　　5 电源管理模块

　　本电路采用9V 锂电池供电，对于大多数电子产品而言，具有普遍性和方便性。由于此单片机为低功耗工作模式，我们通过7805 和LM1117 稳压芯片提供±5V、3.3V 的工作电压，然后给各个模块供电。

　　电路测试与数据分析

　　实际测出的值与理论计算的值有所差别，且当输入信号较弱时，输出信号受干扰较大。本电路中，跟随器就受到传感器的很大干扰，因此在实际的测量中，一定要注意电路的抗干扰能力。外部时钟晶振为32768Hz，对其进行1/2 分频。

　　结论

　 　本设计通过数模混合电路结合单片机控制的设计实现了对心率信号的实时测定，并能发出警告。整个电路尽量考虑到各方面的因素，做到线路简单，减小电磁场干 扰，充分利用软件编程，弥补元器件的精度不足，另外由于引入了世界上超低功耗的ARM—EFM32，使得待机时间超长，功能升级空间也很大，还可以以该设 计为基础加载其他功能，使其功能和结构更加完善，扩展至对人体其他生理状态的测定。

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