基于ADS1298的生物信息采集系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

当今社会，随着技术力的快速发展，人们早已不满足于吃饱喝足，如何过的更加健康成了人们更加关心的课题。

在如今的医学领域，一些疾病的探查与研究仍然是一件比较困难的事情。

生物信息采集系统的出现，使得科学家们可以更简单方便的采集到诸如脑电、心电、肌电等生物信息，由此来探知某些疾病发生时人身体产生的变化或是预测某些疾病的发生。

2. 课题关键问题和重难点

1、对于生物信息来说，有非常多的种类。

人体的复杂程度远超我们自身的想象，因此，要想在排除其他信息干扰的情况下测量单个种类的生物信息是非常困难的。

并且，目前实际上要想测量某些特定的生物信息最大的困难点在于没有特定的软件支持。

3. 国内外研究现状（文献综述）

对于心电信号：目前的国内使用的传统心电检测设备存在体积较大、便携性差、价格较高、封闭式设计及扩展性差等劣势，不利于心电检测的功能扩展和基础研究，为临床使用者和科研学者带来各种不便。

而国外的心电采集设备虽然比国内更为先进，但是对于国内来说又过于昂贵，因此研发我们自己的心电检测与采集设备非常有必要。

为了更好地提取出心电信号和保护人体，本采集卡的数据采集器由预处理电路医疗级模拟前端芯片ads1298电路构成。

4. 研究方案

使用ads1298芯片作为核心，通过单片机与fpga，通过电极采集电信号，经过软件编程后的内部电路放大及识别，整流为可通过示波器观察的平滑直线，使得人能够方便的观察自身的生物信息。

由于人体电信号量级都很小，所以为达到目标测量准确度，需要通过精确的单片机编程以及放大电路识别。

首先，整体系统由隔离电源、sd 卡、单片机 stm32 和数据采集器组成，以心电采集为例：具体的采集、处理与显示系统框图（以肌电信号为例）由图可知，系 统 主 要 由 前 置 预 处 理 电 路、ads1298 模数转换电路、右腿驱动电路和主控 dsp组成．预处理电路结构简单，用以实现 rc低通滤波和过压保护．右腿驱动电路的主要功能是抑制系统的共模干扰，尤其是50 hz的工频干扰． ads1298 是系统的核心部分，把经过预处理的 semg 信号进行放大和模数转换，经过 spi 数据接口传送给 dsp．dsp对采集到的信号进行数字滤波后，最终在液晶屏上显示肌电信号或传送给 pc 机．同时，由图可以看出，与一般 semg信号采集系统相比，前端复杂的调理电路已经得到较大简化，这样可以避免调试复杂繁琐的模拟电路，提高系统的集成度，减小电路板的面积和体积． 需要说明的是，与一般 semg 信号采集系统相比，该系统在简化硬件设计的同时，相应提高了软件设计的难度，这也是目前生物电信号采集处理中比较流行的方法 信号采集系统的具体电路预设计生物电信号的测试中普遍存在很强的共模干扰 信号，以 50 hz 工频干扰为主，其幅值通常大于所要 采集的电信号． 右腿驱动电路是抑制共模干扰非常有效的电路，ads1298 内部集成了右腿驱动放大器， 只需要在外围添加少量元器件，并设置好内部寄存器，即可构成右腿驱动电路． 右腿驱动电路与肌肉组织的连接方法如图所示.整体工作流程本采集卡的工作流程如图 5 所示，步骤为 ：① 采集卡上电后，首先初始化采集卡所有系统参数 ；② 启动采集卡的外围设备自检，并初始化数据采集器，红灯 1 亮，提示操作人可准备开始心电记录 ；③ 检测开始按键是否按下，若是则灯 2 亮和灯 1 灭，数据采集器 ads1298 开始采集人体心电数据，在 stm32 中断进程读出数据 ；④ 单片机stm32 将数据采集器 ads1298 所采集的心电原始数据存储于 sd 卡中，或传输至外围设备中 ；⑤ 检测停止按键是否按下，若没有按下，则循环进行步骤②、③和④ ；反之，则灯 2 灭灯 1 亮，指示心电信号采集结束。

5. 工作计划

第1-2周：进行课题的需求分析。

第3-4周：在导师的指导下进行课题详细设计，并进行模块代码编写与调试。

第5周：中期检查。