1、1基于AVR單片機的電子聽診器設計2目錄1. 研究背景及目的2. 設計要求3. 國內外研究現(xiàn)狀4. 設計原理及框圖5. 系統(tǒng)設計6. 總結3一、研究背景及目的1.1 研究背景 如今心腦血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、惡性腫瘤等疾病已是威脅人類健康的主要因素。其中心腦血管疾病是目前全世界范圍內危害人類生命健康的第一殺手，僅在我國每年就有300萬人死于心腦血管疾病，平均每10秒有一人死亡，排在第一位。據(jù)最新的醫(yī)學資料顯示心腦血管疾病的發(fā)病率在逐年上升，并且年齡年輕化，30-40歲的發(fā)病率為17%，40-50歲為37%，50-60歲為54%?？梢婋S著年齡的增長心腦血管疾病的發(fā)病率越高。1.2 研究目的 傳統(tǒng)

2、的聽診器由共振片、聲音共振腔和傳導聲音的導管組成，難以捕捉到人體內臟發(fā)出的一些微弱卻非常重要的聲音，而且容易受人耳聽力敏感局限和聽診者主觀經驗的影響，最終導致醫(yī)生無法及時做出正確的診斷。因此臨床迫切需要一種準確性高、波形可以實時顯示、簡單易用、成本低的電子聽診器。45二、設計要求二、設計要求 使用聲音傳感器捕捉心臟信號，使用模數(shù)轉換器將其轉換為電信號； 使用外部閃存記錄和回放捕捉到的信號； 工作環(huán)境：溫度：+5+40；相對濕度：80%；大氣壓強：735士294kPa； 有效頻率范圍：20150Hz。6三、國內外研究現(xiàn)狀目前，在國內對心音的分析仍處于初級階段，西安大學，重慶大學，華南理工和清華大

3、學等對心音的傳導、產生、檢測進行過分析和研究，并且已有相關論文發(fā)表，隨著生物醫(yī)學工程在國內的發(fā)展，對心音的分析和研究將進一步深入。 在國外，自上世紀60年代開始，國際生物醫(yī)學界尤其是美國，加拿大，日本和歐洲等國家和地區(qū)的相當一批學者一直在從事心音的分析和研究，每年都有一批高質量的論文在國際上發(fā)表，部分成果己在臨床上得到了應用，如加拿大的杜蘭特博士領導的工作組就一直在對心音進行研究，并取得了很多研究成果。7四、設計原理及框圖4.1 系統(tǒng)設計框圖84.2 設計原理單片機通過外圍器件來實現(xiàn)電子聽診器所需的各種功能。聲音傳感器采集信號并傳輸?shù)叫盘柌杉涌?，然后使用模?shù)轉換器進行轉換。實時音頻處理模塊處

4、理測量信號并通過脈寬調制輸出到3.5毫米音頻插孔。用戶操作界面支持鍵盤按鍵的檢測以及控制液晶顯示器來反映系統(tǒng)的當前狀態(tài)。此外，用戶接口也輸出并記錄實時的數(shù)據(jù) ，用Matlab軟件使其可視化并計算平均心率。Flash界面包括一個軟件庫，使用SPI通信從外部閃存芯片讀取或寫入數(shù)據(jù)。9五、系統(tǒng)設計5.1 硬件設計框圖105.2 硬件設計原理 聲音傳感器將人體心音聲信號采出，轉換成模擬的電信號，經過初級放大后輸入到濾波模塊，濾波模塊對信號進行濾波處理后送入主放大模塊，信號從主放大模塊出來分兩路，一路送入主控模塊進行AD轉換，將模擬信號轉換為數(shù)字信號，經過處理再送入液晶模塊進行波形顯示，另一路送入功率放

5、大模塊，然后去驅動耳機。電源負責對各個模塊供電。初級放大電路圖2KR110KR5100KR61MR41MR32KR20.01C2100pC40.1C10.1C30.1C912345678U1LM358+6.21GNDGNDGND+5+5GNDGNDHEART INHEART 1GNDSENSOR12345678TLC04OUTAGNDVCC+INCLKINCLKRLSVCC-500pC10.1C30.1C2+5OUTINR210KR310KR133K截止頻率為600Hz的低通濾波器電路圖 0.1 C30.1 C210KR9+5IN23647LM35823647LM358+6.210.1 C1+

6、6.21OUT12345678TLC04CLKINCLKRLSVCC-OUTAGNDVCC+INR15.9KR210KR510KR610KR810KR710KR410KR310KR1010K截止頻率為20Hz的高通濾波器電路圖 12345678U4LM3580.1C17100pC18100pFC22+5HEART2+6.21HEART3IN-IN+GNDOUTVCCR191MR201MR2110KR2290K主放大電路圖12345678U5LM38610C2410C25220C26100pC24R10KJ3SPEAKER OUT+5HEART 3GAIN1-INPUT+INPUTGNDVOUT

7、VSBYGAIN8R2710KC230.1C270.1功率放大電路圖165.3 軟件設計流程圖175.4 軟件設計原理 先用函數(shù)對系統(tǒng)進行初始化，其中主要包 括對AD模塊、中斷計數(shù)模塊和I/O模塊進行初 始化，然后去判斷啟動采集標志和定時完成標 志是否同時為一，如果以上兩個標志同時為一 就開始數(shù)據(jù)的采集、處理和顯示工作，一次只 采集顯示一個數(shù)據(jù)；最后又回到對啟動采集標 志和定時完成標志的判斷上，進行下一個數(shù)據(jù) 的采集顯示工作，整個軟件就這樣循環(huán)運行。18六、總結 本文分析了電子聽診器的研究背景和目的，探討了國內外心音檢測、處理、分析等領域的研究現(xiàn)狀，結合傳統(tǒng)心音聽診器的缺點，提出了設計電子聽診器的思路，以提高聽診的準確性和可靠性。 本設計主要完成電子聽診器的硬件設計和軟件設計