动态心电心音信号同步检测系统

　　由电极和传感器获取的心电心音信号在经过前置放大和滤波之后，其信号电压范围约是-0.5 V～1.5 V，由于输出有负值，所以用同相放大电路来做一个线性调整，实现电平抬升，将输出电压调整至1.5 V～3.5 V，抬高了2 V。

　　然后经过后置放大把信号送入A/D转换器，为下一步的模数转换做准备。

　　1.3 数字电路部分

　　数字电路由A/D转换、MSP430F149单片机、USB通信接口电路和PC机组成，

　　1.3.1 A/D转换与单片机

　　单片机选用MSP430F149单片机，MSP430F149单片机是16位RISC系列单片机之一。具有低电源电压、超低功耗、具有60 k的ROM、2 k的RAM、8个通道采样率可高达200 kb/s的内置12位的AD转换器，使得系统集成度提高、抗干扰能力增强。

　　A/D转换利用MSP430F149单片机的内置12位的AD插件电感器转换器，将模拟信号转换为数字信号输入单片机，根据采样定理，采样频率取为500 Hz，可以保证元失真的采集心电和心音信号。MSP430F149的ADCl2模块提供了4种转换模式：单通道单次转换，系列通道单次转换，单通道多电感器厂次转换，多通道多次转换。我们采用双通道、双采样、两次转电感厂家换的方法实现同步采样。并由单片机、控制电路和软件实现采样通道号、采样速度，采样时长等的控制选取。

　　1.3.2 USB通信接口电路

　　USB选用带并行总线的USB接口器件PDIUSBDl2，它是一款符合通用串行总线USB 1.1版规范，高性能USB接口器件，集成了SIE、FIF存储器、收发器以及电压调整器，可与任何外部微控制器/微处理实现高速并行连接的低成本、高可靠性器件。

　　MSP430F149单片机与USB接口器件PDIUSBDl2连接时，MSP430F149端口P5作为数据总线，ALE接地，使用P4.2与AO连接作为命令和数据的控制线，A0为低电平时传输数据，A0为高电平时传输命令。由于MSP430F1149的P1.2边沿触发中断，而PDIUSBDl2产生的INT_N是电平触功率电感发中断，所以需要计时器Timer_B产生一个1 000 kHz的PWM方波信号，D12中断引脚信号与该信号相“或”以后输出到MSP430F149的中断输入引脚。

2 系统软件设计

　　本系统软件包括单片机采集和控制软件以及PC机客户软件两部分。单片机部分主要包括A/D数据采集模块和USB通信传输模块。

　　单片机控制程序由三部分组成：第一，初始化单片机和所有的外围电路(包括PDIUSBDl2);第二，主循环部分，其任务可以中断;第三，中断服务程序，其任务是对时间敏感的必须马上执行。根据USB协议，主机首先发令牌包给PDIUSBDl2，PDIUSBDl2接收到令牌后就给单片机发中断，单片机进入中断服务程序，首先读PDIUSBDl2的中断寄存器，判断USB令牌包的类型，查询是进行数据采集还是进行数据传输，如果是数据采集则进入数据采集模块，如果是数据传输则进入USB通信传输模块。

　　PC机的客户端应用程序是在VC++6.O环境下开发，主要完成对采集到的数据进行接收、存储、分析处理、实时显示和定征分析功能。心电图和心音图可以独立显示，也可以同步显示。

　　3 实验与结果

　　利用本贴片电感器仪器临床采集了50例健康大学生和50例心率失常患者的心电和心音信号，采集波形见图4，并对这些信号一一进行定征分析，心率失常误判率仅为5%。

　　4 结论

　　本仪器具有操作简便、测量准确可靠、功耗低、体积小、便于携带、具有强大数据分析处理功能，且可实现心电心音同步采样等特点，填补了现在临床不能进行心电和心音同步实时采集的空白。

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