[发明专利]基于USB接口心电信号的采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据采集系统，特别涉及一种采用USB接口的心电信号采集系统。

背景技术

近年来，生物医学控制的发展越来越受到人们的重视，引起了许多专家和学者的关注，它是一门集医学、计算机技术、信息论与控制论为一体的新兴科学，在发展过程中也越来越显示出了其重要的理论意义和实用价值。其中最为明显的就是，它在医学临床的诊断和研究中发挥的重要作用。作为一门新兴的边缘科学，它不仅推动了医学特别是临床医学的发展，同时也为控制论、信息论及相关的新技术开辟了新的应用领域，并推动和促进了该领域的发展，带来了明显的学术价值和经济效益与社会效益。

而人体作为一个复杂的信息系统，其心电、脑电、皮电等信号直接反映了人体本身各个器官和人心理的变化情况。心电信号是人类最早研究并应用于医学临床的生物电信号之一，也是最广泛的临床检查项目之一。与其他生物电信号相比，它更易于检测并具有较直观的规律性。心电反映的是心脏活动时心肌激动产生的生物电信号，心电信号实时准确的提取与分析可以监测心脏情况，对病人病况的及时诊断、药物疗效的跟踪有着重要的意义。因此，心电是临床诊断的重要依据。现代社会生活压力大，由于饮食习惯及生活方式等原因，许多人较早的产生了心理问题，成为人们生活中的一大烦恼。随着人们生活水平的提高，患有心脏病的人也日益增多，心脏病作为一种常见多发慢性疾病，由于其病情隐蔽、发展缓慢、发病危险性高的特点，对与心脏病的防治，其有效的方法就是预防和保健，在对心脏病患者进行经常性监测的基础上，尽早发现异常病变情况，及早进行治疗，以控制病情的进一步发展，因此，对人体生理电信号的实时检测和分析系统的研究就更加迫切，更加具有现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够完成心电信号的记录、处理，从而减少医生工作量的基于USB接口心电信号的采集系统。

本发明的目的是这样实现的：

本发明由硬件和软件两部分组成，其中硬件部分包括心电信号的放大滤波电路、心电信号的采集电路。软件部分包括了带智能USB接口的EZ-USB单片机的固件程序及驱动程序、由VC++开发的应用程序。当电极传感器检测到的心电信号经输入保护电路进行电压限幅、高频滤波后，再进行前置放大，再次进行电压放大，最后经干扰抑制电路消除干扰后，在多路模拟开关的控制下将其中某一路信号接入A/D转换器。EZ-USB2100系列的AN2131QC芯片是带智能USB接口的单片机，通过它可以把A/D转接后的数字信号经USB接口传输到计算机。

心电信号采集系统采用了ADC0804进行模拟信号到数字信号的转换，EZ-USB的I/O可以作为基本的输入输出，而且所有的I/O口都具有第二功能，即与其它功能复用，如定时器的时钟输入，INT0的中断请求等。在本设计中，EZ-USB的PA口设置为基本输入输出端口，作为A/D转换完成后，数字信号的读取端口；PB口（用了PB0和PB1）也设置为基本输入输出端口，作为A/D转换器和的控制端；PC口设置为第二功能，PC2口（INT0中断端口）与A/D转换器的口（是每次A/D转换结束后触发的电平信号端口）相连。EZ-USB的总线连接一个EEPROM用来下载设备的PID和VID，用EEPROM的主要目的是芯片无ROM。

基于EZ-USB的心电采集系统包括三部分：驱动程序、固件、应用程序。

设备驱动是保证应用程序访问硬件设备的软件组件。其中总线驱动由操作系统提供，它来完成一些基本操作。USB的数据读取由客户驱动来完成。USB的驱动开发一般采用VC++和微软的WDMDDK。EZUSB有一个通用的驱动ezusb.sys，如果只是通过USB传输数据，而不实现其他的特殊功能，都可以使用这个驱动程序。但是inf引导文件需要自己编写，在inf引导文件中需要设置两个PID，一个用来下载8051的固件到USB的RAM中，这个PID先前下载在EZ-USB外围的EEPROM（此系统采用的是24LC01B）中,另一个就是用来寻找设备驱动ezusb.sys文件。

EZ-USB程序框架用于加速开发基于EZ-USB芯片的外设。框架为EZ-USB的初始化、处理USB设备请求以及USB挂起时的电源管理，提供了现成的8051代码，只需简单地提供USB描述符表，编写完成外设功能的代码就可以开发出一个完整的USB外设。

本发明的优点是：