【基于labview的信號遠(yuǎn)程傳輸探究8700字（論文）】

INET(a)導(dǎo)聯(lián)線屏蔽網(wǎng)電路示意圖(b)帶有屏蔽網(wǎng)的12導(dǎo)聯(lián)線圖4-8導(dǎo)聯(lián)線內(nèi)信號的屏蔽保護(hù)如圖4-8(a)所示，在本文所設(shè)計的12導(dǎo)聯(lián)心電信號采集設(shè)備中，把RLD(右腿驅(qū)動信號，也是全身的共模驅(qū)動信號)加載到導(dǎo)聯(lián)線的屏蔽網(wǎng)上，使屏蔽網(wǎng)內(nèi)部空間處于一個恒定的電場中，對導(dǎo)線內(nèi)部傳輸?shù)男碾娦盘朎CGp和ECGn起到保護(hù)作用。心電信號的頻率主要集中在0-100Hz以內(nèi)。100Hz以上的信號可以認(rèn)為都是噪音，為了進(jìn)一步降低高頻信號的干擾，通常在硬件中做低通濾波器，圖4-9是本文在單導(dǎo)聯(lián)心電采集設(shè)備中設(shè)計的低通濾波電路。圖4-9單導(dǎo)聯(lián)心電采集設(shè)備中的低通濾波電路圖4-9中，TP1是濾波器的信號輸入端，AD706后面是濾波器的信號輸出端。這款濾波器是有幾成運放AD706為主體設(shè)計的巴特沃茲低通濾波器。其截止頻率137Hz,原則上它只允許0-137Hz的信號通過，高于137Hz的噪聲被濾除。該低通濾波器截止頻率計算方法如下:4.3生物電信號的數(shù)字化方案設(shè)計原始的生物信號是物理信號，比如壓力，體表電位等，經(jīng)過傳感器后轉(zhuǎn)化為模擬電信號，要想對這些信號進(jìn)行存儲，計算和傳輸，就必須將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，而轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號就需要ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)。生物電信號的數(shù)字化過程就是模數(shù)轉(zhuǎn)換的過程。模擬信號數(shù)字化的難點在于把握轉(zhuǎn)換精度和速率，任何采集設(shè)備的AD轉(zhuǎn)換精度和頻率都是考慮的重要因素，它沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而是根據(jù)用途和需求指標(biāo)來選擇合適的方案。圖4-10是從模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)化的示意圖:圖4-10模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)示意圖4.3.1采樣精度和采樣率1.采樣精度信號的采集精度直接關(guān)系到信號還原后的逼真度。精度越高，對波形微弱變化的部位反映的越清晰。我們期望精度越高越好，但是精度高意味著數(shù)據(jù)量大，會給后續(xù)的CPU計算，存儲和傳輸造成負(fù)擔(dān)。對于采集精度的設(shè)定要根據(jù)應(yīng)用場合，如果采集來的是用于計算機(jī)輔助分析和研究，那么采集精度要高一些，一般為16位、24位或32位。給醫(yī)生觀察用的紙質(zhì)心電圖，在一個肉眼能觀察得到的范圍就可以，一般為10位、12位或16位。目前市場的常見的心電圖機(jī)的采集頻率為10位或12位，TI的ADS1298是專用的12導(dǎo)聯(lián)心電采集芯片，他的采樣精度為24位。本文所設(shè)計的單導(dǎo)聯(lián)心電采集設(shè)備用的是ARM7微處理器自帶的12位AD轉(zhuǎn)換器。本文設(shè)計的12導(dǎo)聯(lián)心電采集終端利用TI專用的12導(dǎo)聯(lián)心電采集芯片，采用集成芯片符合物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點設(shè)備的設(shè)計要求。2.采樣率采樣頻率越高，數(shù)字信號越逼近原始信號。這固然很好，但同時會增大數(shù)據(jù)量，給處理器速度和存儲以及傳輸帶來壓力，采集速率并不是越大越好，根據(jù)耐奎斯特定律，采樣率至少是信號帶寬的2倍。只要采集頻率達(dá)到信號最大頻率分量的2倍就可以還原原始信號，過高的采集頻率也不利于計算機(jī)軟件輔助分析和數(shù)據(jù)庫管理，還原出來波形，如果肉眼觀察良好，這就可以了。對于在物聯(lián)網(wǎng)中的采集終端，采集頻率的設(shè)計極為重要，頻率過高會導(dǎo)致功耗增加，無線傳感網(wǎng)絡(luò)負(fù)載加重，不利于網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定。以心電信號信號為例，起頻率成分在1到100Hz之間，因此，采集頻率在200以上就可以了，本文設(shè)計的單導(dǎo)聯(lián)心電采集設(shè)備AD采樣速率在380次/秒，這個速率取決于實際的應(yīng)用和單片機(jī)的處理能力。本文所設(shè)計的12導(dǎo)聯(lián)心電采集終端的AD采集頻率是可以設(shè)置的，最低采集頻率為250次/秒。4.3.2心電采集終端中的數(shù)字化方案本小節(jié)以12導(dǎo)聯(lián)心電采集終端為例，設(shè)計一款適合于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的數(shù)字化方案。物聯(lián)網(wǎng)中的節(jié)點要求集成化程度高，功耗低，功能強(qiáng)大。在設(shè)備中盡量采用成熟的集成的方案，隨著工C技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的功能電路被集成化到一個芯片上，而且功能強(qiáng)大，價格低廉。這對物聯(lián)網(wǎng)的推廣起到強(qiáng)大的技術(shù)支撐，本文所設(shè)計的12導(dǎo)聯(lián)心電采集終端就采用了TI公司的一款專用心電采集芯片ADS1298，使用它能夠大大減小采集終端的硬件復(fù)雜度，使工程師們專注于功能設(shè)計也不是原理設(shè)計。ADS1298在12導(dǎo)聯(lián)心電采集終端中的應(yīng)用ADS1298是美國著名半導(dǎo)體廠商T工公司新近推出的一款專用12導(dǎo)聯(lián)心電信號采集芯片，他具有8個采集通道，信號放大倍數(shù)可編程，24位有符號AD轉(zhuǎn)換，采集頻率250~30K可編程，通信接口是SPI。如圖4-11是ADS1298的功能框圖。圖4-11ADS1298功能框圖圖4-11中最左邊的是8對差分輸入通道，中間是8個可編程增益放大器，增益范圍0~12DB，緊接著是快速AD轉(zhuǎn)換器，后面的控制器是一個CPU控制單元，他負(fù)責(zé)SP工指令的解析和執(zhí)行，控制各路采集的通斷、放大器倍數(shù)、采集頻率以及將采集到的數(shù)據(jù)輸送給單片機(jī)。ADS1298以及外圍電路在整個采集鏈路中處于放大和AD轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，如圖4-12所示，它提供了心電圖信號模擬信號數(shù)字化的重要解決方案，起體積小，穩(wěn)定可靠，操作方便，低功耗，高精度，成為便攜式采集設(shè)備的首選，尤其是用在物聯(lián)網(wǎng)采集終端的絕佳選擇,ADS1298是根據(jù)12導(dǎo)聯(lián)心電圖信號采集原理定制的專用采集芯片，它不僅提供了基本的放大和AD轉(zhuǎn)換功能，還為RLD提供右腿驅(qū)動，為胸前6導(dǎo)聯(lián)提供威爾遜中心電壓，實時監(jiān)測電極脫落功能，提供可編程的AD采樣基準(zhǔn)電壓等。如圖4-13是ADS1298在人體心電信號采集過程的功能示意圖。圖4-12ADS1298在采集電路中的功能圖4-13ADS1298在人體心電信號采集過程的功能示意圖5結(jié)束語綜上所述，DataSocket傳輸方式編成靈活，可同時支持多個客戶端，但是客戶端必須安裝Labview軟件或者插件。瀏覽器方式可使用戶像瀏覽網(wǎng)頁一樣觀察信號，給客戶帶來方便。RDA方式只能支持對單一客戶的信號傳輸。GPS方式在近距離傳輸方面成本較高，遠(yuǎn)程傳輸可大大降低成本，提高精度。這幾種方式相對于其它軟件平臺的信號傳輸方式易實現(xiàn)，給工程工作人員帶來很大方便。在虛擬儀器的應(yīng)用日益廣泛的今天，受到工程師們越來越多地青睞。虛擬儀器是未來儀器發(fā)展的方向，其所支持的上述傳輸方式也將被用戶越來越多地采用。參考文獻(xiàn)[1]劉林森.信息化時代的遠(yuǎn)程醫(yī)療[J].上海信息化2010(01):12-14.[2]孫其博，劉杰，黎養(yǎng)等.物聯(lián)網(wǎng):概念、架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究綜述[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報,2010，(03):21-22.[3]魏鳳.我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及建設(shè)的思考[J].中國科技投資.2010(10):24-25.[4]古麗萍.對于我國物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與發(fā)展的思考[J].通信世界.2009(40):33-36.[5]黃濤.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展的探討[J].信息通信技術(shù).2010(02):19-22.[6]古麗萍.備受青睞的物聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用與發(fā)展[J].中國無線電.2010(03):52-54.[7]周世杰.物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)鏈分析[D].北京郵電大學(xué)2011.[8]陳程.基于ZigBee技術(shù)的心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)軟件研究與