基于ADS1293及单片机控制的便携式低功耗心电信号采集系统 单片机, 控制器, 电信号, 定时器, 通用

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关键字：信号采集前端   心电信号   低功耗   便携式  
1.2 MSP430单片机控制电路

选用TI公司的超低功耗单片机MSP430F5529作为主控制器，其具有丰富的片内外设，各个模块运行完全独立，包括定时器、输入/输出端口、看门狗和UART等均可在主CPU休眠的状态下独立运行。在所有模块都处于活动状态时，电流的典型值为290μA/MHz。在待机模式下，电流的典型值仅为0.18μA，从待机到唤醒的响应时间为3.5μs。MSP430F5529含有2个通用串行通信接口(USCI)模块，支持多种通信模式，如UART、IrDA、I2C、SPI和USB。在系统中，MSP430F5529利用SPI接口对ADS1293进行控制和数据的传输，其中，MSP430F5529工作于主模式下，ADS1293工作于从模式下。通过USB接口将数据传输到便携式显示设备或计算机，图3给出了MSP430F5529的接口电路。



图3 MSP430单片机接口电路


2 系统软件设计

系统软件主要包括：(1)对ADS1293进行控制，完成心电信号的模/数转换，并通过SPI接口读取数据。(2)通过USB接口将数据传输到显示设备实时显示，程序流程如图4所示。



图4 程序流程图


首先，对单片机进行初始化，配置与ADS1293通信的SPI接口和与显示设备相连的USB接口。再通过设置相关的寄存器来实现对ADS1293的初始化，包括仪用放大器和∑△调节器的工作频率设定、可编程滤波器的参数设置以及各报警寄存器的设置等。然后启动ADS1293，通过查询DRDYB引脚的状态来判断ADS1293模/数转换是否完成和数据是否准备好，若未准备好，继续查询。否则，产生一个中断给单片机MSP430F5529再通过SPI接口读取ADS1293寄存器中的数据，通过USB接口发送给显示设备。

3 结束语

本文提出了一种低功耗、便携式心电信号采集系统的设计方法。系统采用低功耗模拟前端芯片ADS1293来替代传统的分立式前端电路，利用ADS1293内部集成的右腿驱动电路、威尔逊终端、电极脱落检测等ECG应用所需要的模块简化了前端电路，与分立式方案相比，可将组件数量降低90%以上。ADS1293单个通道功耗仅为0.3 mW，且具有灵活的断电和待机模式，可延长便携式设备的电池使用寿命。综上所述，系统具有功耗低、体积小等优点，具有广泛的应用前景。