基于ZigBee無線傳輸的電子聽診器

3 系統各硬件模塊的實現

　　3.1 心音采集模塊

　　心音是在心動周期內，由于心機收縮和舒張、瓣膜啟閉、血流沖擊心室壁和大動脈等因素引起的機械振動。通常有效的人體心音信號頻率為0～600 Hz，由于心音信號比較微弱，周圍環境干擾以及其他各種人為因素常常會帶來大量的干擾雜音，直接用麥克風采集心音效果并不好。為了更好地隔離雜音干擾，增強采集端心音強度，加入了心音聽診頭，如圖2所示。

　　采用MEMS麥克風對心音信號進行采集，同傳統的駐極性體麥克風相比，MEMS麥克風體積小、集成度高，且靈敏度為-42 dB，同駐極體麥克風大致相當。

　　3.2 增益和濾波模塊

　　實驗發現麥克風采集到的心音信號幅值通常為30～60 mv，范圍小不便于觀察，需要對采集到的心音數據進行電壓提升和放大處理。另外，心音信號的有效頻率為0～600 Hz，為了消除高頻信號的干擾，引入了截止頻率為600 Hz的有源低通濾波器。由于信號放大和濾波單元均用到了運算放大器，為了減小電路占用面積，設計中分別采用一級運算放大器和一級有源濾波器。信號調理模塊電路圖如圖3所示。集成運放采用ADI公司生產的AD8607，它包含有2個獨立的低功耗、低噪聲CMOS運算放大器AD8603，供電電壓為1.8～6 V，工作電流不超過50μA，最大輸入偏置電流為1pA。

　　經過電路調理后，可以在示波器上觀測到可識別性較高的心音波形，如圖4所示。

　　3.3 無線傳輸模塊

　　圖5為無線傳輸模塊電路圖。無線傳輸模塊由TI公司生產的新一代2.4 G無線收發芯片CC2530為核心，芯片集成了增強型8051內核，內部采用流水線結構，指令周期短。芯片具有256KB的Flash，低功耗設計使得芯片在收發狀態下的功耗都比較低，能夠保證長時間工作。6mm× 6mm的封裝使芯片及外圍電路占用的空間大大減小，非常適合對結構要求緊湊的設計需求。芯片的工作電壓為2～3.6 V，最大發送電流(發送功率為1 dBm時)為29 mA。CC2530內部包含有12位的8通道分辨率可配置的A/D轉換器，設計中采用該轉換器對調理之后的心音信號進行A/D轉換，轉換速率為1.2ksps，采樣精度達到±4.6LSB。

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