基于单片机设计的脉搏测量仪

1．3 信号采集及处理系统
由于光电脉搏波属于缓慢变化的微弱生理信号，信噪比低，极易受到环境噪声和肢体运动的干扰。传统的光电脉搏波信号检测电路都采用高增益放大器，以获得较高的检测灵敏度，这种设计思路导致了检测信号动态范围缩小，在受到运动干扰时，将导致由于干扰信号而带来的光电脉搏波信号检测的饱和失真。本系统采用过采样技术，通过对信号的高速采样来提高采样精度，相当于用高分辨率的ADC对信号进行模数转换，达到了提高信噪比并改善动态范围的效果。因此本系统对经过光电转换后的信号进行模数转换而不需要任何信号调理(放大和滤波)电路。
1．4 过采样技术的应用
所谓过采样技术是指以远远高于奈奎斯特(Nyquist)采样频率的频率对模拟信号进行采样的方法。由信号采样量化理论可知，若输入信号的最小幅度大于量化器的量化电平，并且输入信号的幅度随机分布，则量化噪声的总功率是一个常数，在0～fs的频带范围内均匀分布。因此量化噪声电平与采样频率成反比，如果提高采样频率，则可以降低量化噪声电平，而由于基带是固定不变的，因而减少了基带范围内的噪声功率，提高了信噪比，从而提高分辨率，并且采样频率每提高4倍，则信噪比提高4倍，相当于A／D的分辨率提高1位。

2 软件设计
2．1 程序设计
本文选用ADI公司的单片机ADC841，其内部集成了速度可达400k的12位逐次逼近型ADC，分辨率为0．6mv／LSB。从软件需求和单片机速度出发，将ADC采样率fs定为102．4kHz，为便于计算，将过采样倍数k定为64，则下抽取后采样率为伪：fs／k=1600Hz，是频率为400Hz载波的四倍，满足奈奎斯特采样定理。由于过采样倍数k为64，按每提高4倍采样率就能提高一位分辨率来计算，获得的ADC有效分辨率能提高3位，最后能达到约15位精度，其分辨率可达到0．0763mv／LSB。设置ADCCON1=#0B2H，ADCCON2=#00H。定时器2是一个具有16位自动重装载功能的定时器，作定时器用时，TH2和TL2计的是机器周期数，TH2和TL2内容的自动重装载通过寄存器RCAP2H和RCAP2L来实现。对这四个寄存器都进行初始化，自动装载值为#0FFCAH。
2．2 程序源代码