生医实验报告.docx

1、生医实验报告课 程 设 计设计题目： 医用电路CAD实践 学 院： 信息工程与自动化学院 专 业： 生物医学工程 年 级： 091 学生姓名： 宝媛媛 指导教师： 韩晓东 日 期： 2011年8月29日-2011年9月2日 课 程 设 计 任 务 书 信自 学院 生医 专业 2009 年级学生姓名： 宝媛媛 课程设计题目： 医用电路CAD实践课程设计主要内容：一、 实践任务：设计智能HOLTER用的ECG放大器及R波检测器，并应用Proteus工具软件进行电路的模拟仿真和调试，要求放大器的频带为0.540Hz， 放大倍数500以上，并且有较高的CMRR。用Proteus改变元件参数进行测试达到

2、目的。二、 实践要求：综合运用所学知识独立完成设计课题。掌据PROTEUS工具软件的运用。通过查阅资料元器件手册等，独立分析和解决实际问题。独立完成设计报告。三、Proteus软件的介绍：Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信

3、号发生器等。支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。PROTEUS构成混合模型仿真器、原理图输入系统ISIS、布线/编辑A

4、RES、处理器、仿真模型VSM、高级图形分析模块、动态器件库、 Proteus 是一个完整的嵌入式系统软、硬件设计仿真平台。 ISIS为功能强大的原理布线工具。 ARES PCB设计为一PCB设计系统。四、设计思路在正常人体，有窦房结发出的兴奋按一定的途径和时程依次传向心房和心室，引起整个心脏的兴奋。心脏各部分在兴奋过程中出现生物电活动，通过心脏周围的导电组织和体液传到体表。如果将测量电极放到体表的一定部位，即可导出心脏兴奋过程中所发生的电变化，就能记录到心脏产生的电位。一个完整的心电图由下图所示部分组成：设计该报告的整体框架为：电极（electrode） 放大器（Amplifer） 滤波器（

5、High/Low pass filter） 整流器（Half-wave rectifier） 单稳态触发器（Monostable oscillator） 注:其中放大器 、高通滤波器、低通滤波器构成ECG放大器部分，整流器、单稳态触发器组成R波检测器。五、实践原理图及说明一、ECG放大器 图1 图2图1中：放大倍数:Au=输出/输入=Uo/Uid=R1A*(1+2R6/R5)*(R3+R4)/R4/R1B = 680*(1+2*120/10)*( 82+4.3)/4.3/680 =501.75上式中，Uid是差模的放大倍数，得到的最后的放大倍数是电极1（从上到下数）和电极3的放大倍数，是单端的

6、放大倍数，没有测出双端差模放大倍数，而设计所需的是差模放大倍数，要想测出差模放大倍数，就得把电极的阴极接地，所以图1的左边必须改为图2所示，把第三个电极和22uF的电容去掉，把第二个电极另一端接地，最终电路如图3所示： 图3R波检测器：输入的正弦信号，通过整流器后要变为半波，最后通过一个单稳态触发器以后变为方波，所以电路设计如图4所示： 图4按照设计的整体框架，将ECG放大器和R波检测器连接起来，便可以同时实现ECG放大器放大功能和R波检测功能，图3最终输出地是放大500倍以上的正弦波，这个正弦信号通过R波检测器后最终输出方波。如图5所示: 图5六、仿真调试结果及原理说明一、CEG放大器调试结

7、果: 由示波器可算出设计电路的放大倍数：放大倍数：Au=输出/输入=Uo/Uid=2.05V/3.93mV=521.6放大倍数大于500,结果符合设计要求,实验结果与实际结果相比有出入,可能是电路中的用电器有损耗或导线上有损耗等.图3电路调试结果由频率特性图可知:频率特性曲线的最高点，也就是最大值为54.4dB,而转折频率是放大倍数的70%又因为20lgA=54.4所以A=52420lg524*70%=51.2885dB所以低通转折频率fL=0.518HZ 高通转折频率fH =39.1HZ所以，放大器的频带宽为39.1-0.518HZ=38.582HZ放大器的频带宽在0.5-40HZ之间，符合

8、设计要求。理论计算:低通转折频率fL=1/(2*3.14*R1A*C1) =100000/(2*3.14*680*470) =0.498HZ 高通转折频率fH =1/（2*3.14*R3*C3）=100000/(2*3.14*82*47) =41.31HZ R波检测电路调试结果：输入的正弦信号，通过整流器后要变为半波，最后通过一个单稳态触发器以后变为方波图5电路调试结果：因为图5在图4的基础上加上了ECG放大器，图4输入的是正弦信号，ECG放大器输出的也是正弦信号，只不过是放大后的正弦信号，所以以ECG的输出作为图4的输入，最后图5示波器显示出来的图像与图4的电路的图像一样。六、心得体会时间总

9、是在不知不觉中流逝，不发出一点声响。五天的医用电路CAD实践生活在今天已经画上了句号，让我不由得有很多的遗憾和不舍。遗憾的是还有很多的东西我没有来的及熟练运用就结束了实践的生活，不舍的是那种酸甜苦辣！从第一天踏进实验室的迷茫到最后一点点完成实验,这个过程实属不易从一点都不知到这个软件到学会基本运用这个软件这是一个蜕变的过程,更是一个成长的过程,是知识的增长,更是心灵的逐渐强大.在这五天的实习中,我逐渐了解和接触了Proteus软件的强大功能,而且它使用起来也十分的方便和简单,当然这一切如果没有老师的帮助,我当然不可能顺利的完成这个设计.在设计过程中,我也是比较苦恼,第一天因为电脑的问题,线路接

10、出来后老是有错,然后逼不得以又从新卸载了软件,从新装了一个,终于解决了问题,第二天又由于新装的软件和别人的不一样,也有问题而使频率特性图画得出来却怎么也运行不了,于是下课后又借了别人的电脑在课下自己又弄了几个小时,可以说在整个设计的困难中是困难重重啊,好在比较安慰的是日波检测器一次就弄出来了.虽然实践活动已经结束了，但它给我们带来的巨大影响却远没有结束。它使我们走出书本又置身于书本。 走进新领域，走上了把不同书本知识结合的道路，到另外一个大课堂上去见识世面、施展才华、增长才干、磨练意志，在实践中检验自己。五天面对电脑的实践虽然像时时置身于战场上那么神经紧绷，但结果出来时的喜悦却无法言语。是庆幸

11、？还是依恋？回想起来，才发觉，原来乏味中充满着希 望，苦涩中流露出甘甜。 通过本次医用电路擦的实践活动，一方面，我们锻炼了自己的能力，在实践中成长；另一方面，我们也了解到了一个从未接触过的新领域；但在实践过程中，我们也表现出了经验不足，处理问题不够成熟、书本知识掌握不牢靠等问题，特别表现在老师每问一个问题时我们都哑口无言，而当他提醒在哪本书上学过时，我们又似曾相识。我们以后上课学知识时会更加要珍惜在校学习的时光，努力掌握更多的知识，并不断深入到实践中，检验自己 的知识，锻炼自己的能力，为今后更好地服务于社会打下坚实的基础。 “机遇只偏爱有准备的头脑”，我们只有通过自身的不断努力，拿出百尺竿头的干劲，胸怀会当凌绝顶的壮志，不断提高自身的综合素质，在与社会的接触过程中，减少磨合期的碰撞， 加快融入社会的步伐，才能在人才高地上站稳脚跟，才能扬起理想的风帆，驶向成功的彼岸。设 计 指 导 教 师 （签字）： 韩晓东 教学基层组织负责人（签字）： 2011年8 月 29 日