基于ZigBee无线传输的电子听诊器
3 系统各硬件模块的实现
3.1 心音采集模块
心音是在心动周期内，由于心机收缩和舒张、瓣膜启闭、血流冲击心室壁和大动脉等因素引起的机械振动。通常有效的人体心音信号频率为0～600 Hz，由于心音信号比较微弱，周围环境干扰以及其他各种人为因素常常会带来大量的干扰杂音，直接用麦克风采集心音效果并不好。为了更好地隔离杂音干扰，增强采集端心音强度，加入了心音听诊头，如图2所示。
采用MEMS麦克风对心音信号进行采集，同传统的驻极性体麦克风相比，MEMS麦克风体积小、集成度高，且灵敏度为-42 dB，同驻极体麦克风大致相当。
3.2 增益和滤波模块
实验发现麦克风采集到的心音信号幅值通常为30～60 mv，范围小不便于观察，需要对采集到的心音数据进行电压提升和放大处理。另外，心音信号的有效频率为0～600 Hz，为了消除高频信号的干扰，引入了截止频率为600 Hz的有源低通滤波器。由于信号放大和滤波单元均用到了运算放大器，为了减小电路占用面积，设计中分别采用一级运算放大器和一级有源滤波器。信号调理模块电路图如图3所示。集成运放采用ADI公司生产的AD8607，它包含有2个独立的低功耗、低噪声CMOS运算放大器AD8603，供电电压为1.8～6 V，工作电流不超过50μA，最大输入偏置电流为1pA。
经过电路调理后，可以在示波器上观测到可识别性较高的心音波形，如图4所示。
3.3无线传输模块
图5为无线传输模块电路图。无线传输模块由TI公司生产的新一代2.4 G无线收发芯片CC2530为核心，芯片集成了增强型8051内核，内部采用流水线结构，指令周期短。芯片具有256KB的Flash，低功耗设计使得芯片在收发状态下的功耗都比较低，能够保证长时间工作。6mm× 6mm的封装使芯片及外围电路占用的空间大大减小，非常适合对结构要求紧凑的设计需求。芯片的工作电压为2～3.6 V，最大发送电流(发送功率为1 dBm时)为29 mA。CC2530内部包含有12位的8通道分辨率可配置的A/D转换器，设计中采用该转换器对调理之后的心音信号进行A/D转换，转换速率为1.2ksps，采样精度达到±4.6LSB。
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