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基于微压电传感器脉搏信号采集系统的设计与开发

发布时间:2018-08-07 10:30
【摘要】:近年来,传统中医得到人们的高度重视。传统中医最核心内容是中医脉诊,然而自古中医脉诊都是依靠手指作为把脉的媒介,有很大的局限性。于是本文在导师项目的基础上设计并开发基于微压电传感器的脉搏采集系统。本文展开了以下工作:了解脉诊基础知识、选择传感器、电路板设计与打样、采集并传输数据、还原和显示脉象信号、信号的数字滤波。最终成功地采集到脉搏信号,并完整展示出了脉象图,实现了基于微压电传感器的脉搏采集系统的设计与开发。本论文主要从接下来的几个步骤展开:一、讨论传统中医脉诊的基础知识和研发脉搏采集系统的实际意义和科研作用,然后选择PVDF压电薄膜传感器并分析它的工作原理以及等效电路,并说明它适合采集脉搏信号的原因。二、设计前端电路板并完成PCB绘制和打样。其中信号处理电路选用AD620、OP07、OP27等芯片,实现信号的前置放大、滤波、去除50HZ干扰和电压提升等功能。主核芯片AT89S52以及AD转换模块实现脉象数据的模数转换。在Altium designer中完成PCB的绘制并送厂打样。最终电路板通过USB转TTL串口模块完成与上位机的通信。三、在上位机中的KeilμVision4编写主核芯片程序,并烧录到主核芯片当中。然后安装USB驱动程序。上位机通过USB转TTL串口模块接收并保存前端电路板传上来的脉象数据。利用MATLAB对脉象数据进行还原,通过MEX文件把串口数据导入到MATLAB中,分析处理后把脉象信号形成的脉象图以GUI界面的形式显示出来。四、设计巴特沃斯滤波器,对脉搏信号进行进一步的去噪处理。在保留脉象基本特征基础上使脉象图变得更加平滑,有利于进一步对脉象图进行分析。最后,对本文脉搏采集系统进行总结,并对今后需要完善的工作进行构思。
[Abstract]:In recent years, people attach great importance to traditional Chinese medicine. The core content of traditional Chinese medicine is pulse diagnosis of traditional Chinese medicine. However, since ancient times, pulse diagnosis of traditional Chinese medicine relies on fingers as the medium of pulse, which has great limitations. So this paper designs and develops a pulse acquisition system based on micro-piezoelectric sensor on the basis of tutor project. In this paper, the following works are carried out: understanding the basic knowledge of pulse diagnosis, selecting sensors, designing and proofing circuit boards, collecting and transmitting data, restoring and displaying pulse signals and digital filtering of signals. Finally, the pulse signal is collected successfully, and the pulse graph is displayed completely. The design and development of pulse acquisition system based on micro piezoelectric sensor is realized. This paper mainly starts from the following steps: first, discusses the basic knowledge of traditional Chinese medicine pulse diagnosis and the practical significance and scientific research function of developing pulse collection system. Then PVDF piezoelectric thin film sensor is selected and its working principle and equivalent circuit are analyzed, and the reason why it is suitable for collecting pulse signal is explained. Second, design front-end circuit board and complete PCB drawing and proofing. Among them, AD620OOP07OOP27 chip is used in signal processing circuit to realize signal preamplifier, filtering, 50HZ interference removal and voltage raising. The main core chip AT89S52 and AD conversion module realize the analog-to-digital conversion of pulse data. Complete PCB drawing in Altium designer and send factory proofing. The final circuit board through USB to TTL serial port module to complete the communication with the host computer. Third, the Keil 渭 Vision4 in the host computer writes the program of the main core chip and burns it into the main core chip. Then install the USB driver. The upper computer receives and saves the pulse data from the front-end circuit board through the USB to TTL serial port module. The pulse image data is restored by MATLAB, and the serial port data is imported into MATLAB through MEX file. After analyzing and processing, the pulse graph formed by pulse signal is displayed in the form of GUI interface. Fourthly, the Butterworth filter is designed to further de-noising the pulse signal. On the basis of preserving the basic features of pulse image, the pulse image becomes smoother, which is beneficial to further analysis of pulse image. Finally, this paper summarizes the pulse acquisition system, and the future work needs to be improved.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP274.2

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本文编号:2169744

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