基于MEMS传感器的胎儿心率检测仪

状态变量滤波器

二级放大电路在结构上和增益调节电路类似。都是由运放接成电压负反馈的形式。前者进行信号的放大，而后者控制整体电路的增益，**可达120dB。其结构示意图如图4所示。运用电压串联负反馈结构。其优点是结构简单，具有如下不可替代的优越的性能：



二级放大及增益调节电路

(1)输入等效阻抗， j=(1 ，输出等效阻抗小，Ro=Rod(I+AF)，其中， fd运放的输入阻抗， 为输出阻抗。不仅完成了信号的放大作用，而且还起到了缓冲器的作用。有效地隔离了前后级的模块，不用额外增加阻抗变换器和匹配模块；

(2)电容C53的使用使整个模块具有了低通的功能，不仅可以去除信号中的高频干扰，还由于其**补偿作用，对有效信号中的高频部分进行了相位补偿。通过合理的设计，电路频率段的相位将变化平缓。

图5所示为50Hz工频陷波器采用典型的有源双T陷


陷波电路

3、A／D转换和光电耦合电路

传感器出来的信号是模拟电压信号。需要经过A／D 转换变成数字信号，才能送到805l单片进行处理 为了保证安全以及防止模拟和数字电路之间的干扰，光电隔离电路也是一个必不可少的模块。如图6所示。



4、MCU信号处理

MCU对信号的处理主要是对从A／D 转换器传来的数据进行数据分析和计算胎儿心率值。设计一个基于小波变换的自适应滤波器，能够更好的对信号进行处理，从中提取我们需要的信号。

MCU采用atmel公司的AT89C205l，与液晶显示器的连接电路如图7所示。


ＭＣＥ与液晶显示器的连接电路图

该单片机是采用高性能的静态80C51设计。由**CMOS工艺制造并带有非易失性Flash程序存储器。全部支持l2时钟和6时钟操作。AT89e205包含128字节RAM、16条I／O口线、2个16位定时／计数器、5输入2优先级嵌套中断结构、1个串行I／O 口可用于多机通信I／O扩展或全双工UART以及片内振荡器和时钟电路。

此外，由于器件采用了静态设计，可提供很宽的操作频率范围(频率可降至0)。可实现两个由软件选择的节电模式—— 空闲模式和掉电模式。空闲模式冻结CPU，但RAM、定时器、串口和中断系统仍然工作。掉电模式保存RAM 的内容，但是冻结振荡器，导致所有其它的片内功能停止工作。由于设计是静态的，时钟可停止而不会丢失用户数据。运行可从时钟停止处恢复。

5、显示电路

设计使用的是YLF12232F液晶显示器。YLF12232F是一种内置8192个16"16点汉字库和128个16*8点ASCII字符集图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器／列驱动器及128×32全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示7．5×2个(16×16点阵)汉字与外部CPU接口采用串行方式控制的一款胎心监护仪器。

图8是采用新型MEMS加速度传感器设计



五、结束语

基于MEMS加速度传感器设计的胎儿心率检测仪。对这类仪器而言，**的就是如何出去干扰和噪声。从中提取我们需要的信号。随着技术的发展，仪器也越来越小型化、便携化。并且在适当改进后能够以此为终端，做一个远程胎心监护系统。它是把目前的常规胎心监护和计算机， 电话通讯相结合，运用上述胎心检测仪，电话机和医院的中央信号采集分析监护主机构成系统。医院端的中央信号采集分析监护主机给出自动分析结果，医生对该结果进行诊断，如果有问题及时通知孕妇到医院来。该技术有利于孕妇随时检查胎儿的状况，有利于胎儿和孕妇的健康。