基于MXT8051的便携式脉搏&心电监测仪

　　基于MXT8051片上运放的双T陷波器

　　由于心电信号被深埋于50Hz共模工频信号之中，即使采用高共模抑制比的仪表放大器作前置放大器放大出来的心电信号依然含有很强的50Hz工频噪声。因此需要对信号进行50Hz陷波处理，由于MXT8051片上集成了多个运放，在这里选用片上运放OP4、OP5构成“双T陷波器”。电路原理如图6所示。

　　为优化陷波器的滤波性能，用PSPICE电路仿真软件对电路原理图进行了仿真，仿真结果如图7所示。由仿真结果可以看出该滤波器对50Hz信号有超过-30dB的衰减。经过实际测量，陷波器对50Hz信号的衰减大于-30dB，达到了预期的设计需求。

　　FIR数字滤波器

　　系统设计了一个15点的FIR低通滤波器，AD采样速率为600Hz，其3dB带宽约为26Hz。由于心电信号的频谱在小于1Hz到数十Hz的范围内，该滤波器基本能滤除高频噪声，满足系统的需要。

　　按照汉明窗来设计的FIR低通滤波器，其单位冲击响应为h=[0.0105, 0.0164, 0.0331, 0.0573, 0.0841, 0.1082, 0.1249, 0.1309, 0.1249, 0.1082, 0.0841, 0.0573, 0.0331, 0.0164, 0.0105]。

　　由于单片机不适合于小数运算，将单位冲击响应数值扩大后化成整数进行运算，滤波后再将所得的输出除以扩大的倍数，提高单片机的运算能力。经修改后的单位冲击响应为h=[2, 3, 6, 11, 17, 22, 25, 26, 25, 22, 17, 11, 6, 3, 2]，如图8所示。在化整过程中舍去了小数部分，所得的单位冲击响应以原来的比例有所失调，会导致滤波特性稍有改变，仿真结果如图9所示。