CN113143215A - 一种基于人体健康监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及健康监测技术领域，公开了一种降噪效果较好且数据参数处理较为准确的基于人体健康监测系统，具备：信号采集电路，其用于采集被监测目标的健康数据信息；低通滤波器电路，其输入端与信号采集电路的输出端连接，用于接收健康数据信息，并对健康数据信息进行一级滤波；高通滤波器电路，其输入端与低通滤波器电路的输出端连接，用于接收一级滤波后的健康数据信息，并对健康数据信息进行二级滤波；主控电路，其输入端与高通滤波器电路的输出端连接，用于接收健康数据信息，并与主控电路内的基准信号进行比较，再将比较结果发送至单片机。

Description

一种基于人体健康监测系统
技术领域
本发明涉及健康监测技术领域，更具体地说，涉及一种基于人体健康监测系统。
背景技术
国内各大医疗器械厂和科研单位都在人体监测系统的开发上投入了大量的资源，并且都开发了各具特点的健康监测系统产品。目前，现有的监测系统对心电信号进行采集时，采用导联方式或数字脉搏传感器进行采集，由于人体信号源中存在各种噪声干扰，获取的数据参数的失真较大，导致处理后的参数的准确度较差。
因此，如何降低噪声源对数据参数的干扰成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述由于人体信号源中存在各种噪声干扰，获取的数据参数的失真较大，导致处理后的参数的准确度较差的缺陷，提供一种降噪效果较好且数据参数处理较为准确的基于人体健康监测系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于人体健康监测系统，具备：
一信号采集电路，其配置于监测系统内，用于采集被监测目标的健康数据信息；
一低通滤波器电路，其输入端与所述信号采集电路的输出端连接，用于接收所述健康数据信息，并对所述健康数据信息进行一级滤波；
一高通滤波器电路，其输入端与所述低通滤波器电路的输出端连接，用于接收一级滤波后的所述健康数据信息，并对所述健康数据信息进行二级滤波；
一主控电路，其输入端与所述高通滤波器电路的输出端连接，用于接收所述健康数据信息，并与所述主控电路内的基准信号进行比较，再将比较结果发送至单片机。
在一些实施方式中，所述主控电路包括主控制器，所述主控制器的输入端与所述高通滤波器电路的输出端连接，用于接收所述健康数据信息，
所述主控制器的输出端与所述单片机的输入端连接，
所述主控制器将输入的所述健康数据信息与所述基准信号进行比较，再将比较结果发送至所述单片机。
在一些实施方式中，所述高通滤波器电路包括第三运算放大器，
所述第三运算放大器的同相端与所述低通滤波器电路的输出端连接，
所述第三运算放大器的输出端分别与所述主控制器的输入端及反相端连接。
在一些实施方式中，所述低通滤波器电路包括第二运算放大器，
所述第二运算放大器的同相端与所述信号采集电路的输出端连接，
所述第二运算放大器的反相端与公共端连接，
所述第二运算放大器的输出端耦接于所述第三运算放大器的同相端。
在一些实施方式中，所述信号采集电路包括第一运算放大器，
所述第一运算放大器的同相端及反相端通过传感器获取被监测目标的健康数据信息；
所述第一运算放大器的输出端耦接于所述第二运算放大器的同相端。
在一些实施方式中，所述信号采集电路还包括第二电容，所述第二电容的一端耦接于所述第一运算放大器的输出端，
所述第二电容的另一端与所述第二运算放大器的同相端连接。
在一些实施方式中，所述低通滤波器电路包括串联连接的第七电阻及第八电阻，
所述第七电阻的一端与所述第二电容的一端连接，
所述第八电阻的一端与所述第二运算放大器的同相端连接，
所述第二运算放大器的反相端通过第九电阻与公共端连接。
在一些实施方式中，所述高通滤波器电路还包括串联连接的第五电容及第六电容，
所述第五电容的一端与所述第二运算放大器的输出端连接，
所述第六电容的一端与所述第三运算放大器的同相端连接。
在一些实施方式中，所述高通滤波器电路还包括第十二电阻，所述第十二电阻的一端与所述第三运算放大器的反相端连接，
所述第十二电阻的另一端耦接于所述第三运算放大器的输出端。
在一些实施方式中，所述主控电路还包括晶振电路，所述晶振电路的一端与所述主控制器的一晶振端连接，
所述晶振电路的另一端与所述主控制器的另一晶振端连接。
在本发明所述的基于人体健康监测系统中，包括用于采集被监测目标的健康数据信息的信号采集电路、低通滤波器电路、高通滤波器电路及主控电路，其中，低通滤波器电路用于接收健康数据信息，并对健康数据信息进行一级滤波；高通滤波器电路用于接收一级滤波后的健康数据信息，并对健康数据信息进行二级滤波；主控电路用于接收健康数据信息，并与主控电路内的基准信号进行比较，再将比较结果发送至单片机。与现有技术相比，通过滤波器电路对输入的健康数据信息进行多级滤波，然后再进行数据比较，可有效解决人体信号源中存在各种噪声干扰，获取的数据参数的失真较大，导致处理后的参数的准确度较差的问题。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明提供基于人体健康监测系统一实施例的信号采集电路图；
图2是本发明提供基于人体健康监测系统一实施例的低通滤波器电路图；
图3是本发明提供基于人体健康监测系统一实施例的高通滤波器电路图；
图4是本发明提供基于人体健康监测系统一实施例的主控电路图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1-图4所示，在本发明的基于人体健康监测系统的第一实施例中，基于人体健康监测系统包括一信号采集电路100、一低通滤波器电路200、一高通滤波器电路300及一主控电路400。
其中，信号采集电路100配置于监测系统内，用于采集被监测目标的健康数据信息，并将该健康数据信息发送至低通滤波器电路200。
低通滤波器电路200用于滤除105Hz以上的干扰信号，通过低通滤波器可截止105Hz的频率。
低通滤波器电路200的输入端与信号采集电路100的输出端连接，用于接收健康数据信息，并对健康数据信息进行一级滤波，以消除健康数据信息中的噪声干扰，再输出至高通滤波器电路300。
高通滤波器电路300用于滤除0.05Hz以下的干扰信号，通过高通滤波器可截止0.05Hz的频率。
高通滤波器电路300的输入端与低通滤波器电路200的输出端连接，用于接收一级滤波后的健康数据信息，并对健康数据信息进行二级滤波，以消除健康数据信息中的噪声干扰，再输出至主控电路400。
主控电路400的输入端与高通滤波器电路300的输出端连接，用于接收健康数据信息，并与主控电路400内的基准信号进行比较，再将比较结果发送至单片机MCU。
信号采集电路100将获取的健康数据信息输出至滤波器电路(对应低通滤波器电路200及高通滤波器电路300)，经滤波器电路进行两级滤波后，以消除健康数据信息中的噪声干扰，再经主控电路400比较及处理后，获得最终的数据上传至单片机MCU。
使用本技术方案，通过滤波器电路对输入的健康数据信息进行多级滤波，然后再进行数据比较，可有效解决人体信号源中存在各种噪声干扰，获取的数据参数的失真较大，导致处理后的参数的准确度较差的问题。
在一些实施方式中，为了提高数据信息的准确性，可在主控电路400中设置主控制器U401，主控制器U401作为系统的核心，其具有运算、数据获取、降噪处理及建立数据通路作用。
具体地，主控制器U401的输入端(对应P1.0-P1.2端)与高通滤波器电路300的输出端连接，用于接收经高通滤波器电路300处理后的健康数据信息，
主控制器U401的输出端(对应TXD端)与单片机MCU的输入端连接，
其中，主控制器U401将输入的健康数据信息与其内置的基准信号进行比较，再将比较结果发送至单片机MCU，由单片机MCU进行汇总、收集到的健康数据信息。
在一些实施方式中，为了提高输出健康数据信息的准确性，可在高通滤波器电路300中设置第三运算放大器A301，其具有信号放大的作用。
具体地，第三运算放大器A301的同相端(对应13端)与低通滤波器电路200的输出端连接，用于接收低通滤波器电路200输入的健康数据信息。
第三运算放大器A301的输出端(对应11端)分别与主控制器U401的输入端(对应P1.0-P1.2端)及第三运算放大器A301的反相端(对应12端)连接。
即，经第三运算放大器A301放大后的健康数据信息再输出至主控制器U401，由主控制器U401进行处理。
在一些实施方式中，为了提高输出健康数据信息的准确性，可在低通滤波器电路200中设置第二运算放大器A201，其具有信号放大的作用。
具体地，第二运算放大器A201的同相端(对应8端)与信号采集电路100的输出端连接，用于接收信号采集电路100输入的健康数据信息。
第二运算放大器A201的反相端(对应9端)与公共端连接，第二运算放大器A201的输出端(对应10端)耦接于第三运算放大器A301的同相端(对应13端)。
在一些实施方式中，为了提高获取数据信息的准确性，可在信号采集电路100中设置第一运算放大器A101及放大器A102。
具体地，第一运算放大器A101的同相端(对应2端)及反相端(对应3端)通过传感器获取被监测目标的健康数据信息。
具体而言，放大器A102的输出端(对应IO1端)作为参考电极接被监测目标的右腿，第一运算放大器A101的同相端(对应IO2端)接被监测目标的左臂，第一运算放大器A101的反相端(对应IO3端)接被监测目标的右臂。
第一运算放大器A101的输出端(对应4端)与第二运算放大器A201的同相端(对应9端)连接。
即通过第一运算放大器A101获取被监测目标的健康数据信息，经放大后再输出至第二运算放大器A201。
在一些实施方式中，为了提高信号采集电路100的性能，可在信号采集电路100设置第一电容C101、第二电阻R102及第二电容C102，其中，第二电阻R102为反馈电阻，第二电容C102为输出电容。
具体地，第一电容C101及第二电阻R102的一端分别与放大器A102的输出端(对应7端)连接，第二电阻R102的另一端与放大器A102的反相端(对应5脚)连接，第一电容C101的另一端通过第三电阻R103与放大器A102的反相端(对应5脚)连接。
第二电容C102的一端耦接于第一运算放大器A101的输出端(对应4脚)，第二电容C102的另一端与第二运算放大器A201的同相端(对应8脚)连接。
即，第一运算放大器A101接收的健康数据信息经第二电容C102输出至第二运算放大器A201。
在一些实施方式中，为了提高低通滤波器电路200的性能，可在低通滤波器电路200中设置第六电阻R201、第七电阻R202、第八电阻R203、第九电阻R204、第三电容C201及第四电容C202。其中，第六电阻R201为反馈电阻，第九电阻R204为平衡电阻。
具体地，第七电阻R202与第八电阻R203串联连接。
第七电阻R202的一端与第二电容C102的一端连接，第八电阻R203的一端与第二运算放大器A201的同相端(对应8脚)连接，第六电阻R201的一端与第七电阻R202及第八电阻R203的连接端连接，第六电阻R201的另一端与第二运算放大器A201的输出端(对应10脚)连接。
第二运算放大器A201的反相端(对应9脚)通过第九电阻R204与公共端连接。
第三电容C201的一端与第六电阻R201的一端连接，第三电容C201的另一端与公共端连接。
在一些实施方式中，为了完善高通滤波器电路300的性能，可在高通滤波器电路300设置设置第十电阻R301、第十一电阻R302、第五电容C301、第六电容C302及第十二电阻R303，其中，第十一电阻R302为配平衡电阻，第十二电阻R303为反馈电阻。
具体地，第五电容C301与第六电容C302串联连接。
第十电阻R301的一端与第五电容C301及第六电容C302的连接端连接，第十电阻R301的另一端耦接于第三运算放大器A301的输出端(对应11脚)。
第五电容C301的一端与第二运算放大器A201的输出端(对应10脚)连接，第六电容C302的一端与第三运算放大器A301的同相端(对应13脚)连接。
第十一电阻R302的一端与第三运算放大器A301的同相端(对应13脚)连接，第十一电阻R302的另一端与公共端连接。
第十二电阻R303的一端与第三运算放大器A301的反相端(对应12脚)连接，第十二电阻R303的另一端耦接于第三运算放大器A301的输出端(对应11脚)。
在一些实施方式中，为了保证主控制器U401工作的稳定性，可在主控电路400中设置晶振电路，其用于产生脉冲时钟信号。
具体地，晶振电路的一端与主控制器U401的一晶振端(对应10脚)连接，晶振电路的另一端与主控制器U401的另一晶振端(对应11脚)连接。
举例而言，采用本技术方案对心电信号进行采集时，由于心电信号是一种微弱的电信号，要先利用前置放大电路将信号放大8倍。由于人体信号源中存在各种噪声干扰，为了抵消这些干扰，可以设计一个补偿电路，对于放大以后的信号，让它通过滤波电路进行滤波。
其中，心电信号中存在0.05Hz以下的频率信号、105Hz以上的频率信号和50Hz的工频干扰信号，需要让心电信号依次通过低通滤波器、高通滤波器和带阻滤波器，经过滤波电路以后的信号变的比较干净，然后将心电信号放大到伏特级别，让其通过一个主放大电路，以便于主控制器U401对输入的数据信息处理，主控制器U401将处理后的待传输的数据信息调制成射频信号，发送到单片机MCU的信号接收端。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种基于人体健康监测系统，其特征在于，具备：
一信号采集电路，其配置于监测系统内，用于采集被监测目标的健康数据信息；
一低通滤波器电路，其输入端与所述信号采集电路的输出端连接，用于接收所述健康数据信息，并对所述健康数据信息进行一级滤波；
一高通滤波器电路，其输入端与所述低通滤波器电路的输出端连接，用于接收一级滤波后的所述健康数据信息，并对所述健康数据信息进行二级滤波；
一主控电路，其输入端与所述高通滤波器电路的输出端连接，用于接收所述健康数据信息，并与所述主控电路内的基准信号进行比较，再将比较结果发送至单片机。
2.根据权利要求1所述的基于人体健康监测系统，其特征在于，
所述主控电路包括主控制器，所述主控制器的输入端与所述高通滤波器电路的输出端连接，用于接收所述健康数据信息，
所述主控制器的输出端与所述单片机的输入端连接，
所述主控制器将输入的所述健康数据信息与所述基准信号进行比较，再将比较结果发送至所述单片机。
3.根据权利要求2所述的基于人体健康监测系统，其特征在于，
所述高通滤波器电路包括第三运算放大器，
所述第三运算放大器的同相端与所述低通滤波器电路的输出端连接，
所述第三运算放大器的输出端分别与所述主控制器的输入端及反相端连接。
4.根据权利要求3所述的基于人体健康监测系统，其特征在于，
所述低通滤波器电路包括第二运算放大器，
所述第二运算放大器的同相端与所述信号采集电路的输出端连接，
所述第二运算放大器的反相端与公共端连接，
所述第二运算放大器的输出端耦接于所述第三运算放大器的同相端。
5.根据权利要求4所述的基于人体健康监测系统，其特征在于，
所述信号采集电路包括第一运算放大器，
所述第一运算放大器的同相端及反相端通过传感器获取被监测目标的健康数据信息；
所述第一运算放大器的输出端耦接于所述第二运算放大器的同相端。
6.根据权利要求5所述的基于人体健康监测系统，其特征在于，
所述信号采集电路还包括第二电容，所述第二电容的一端耦接于所述第一运算放大器的输出端，
所述第二电容的另一端与所述第二运算放大器的同相端连接。
7.根据权利要求6所述的基于人体健康监测系统，其特征在于，
所述低通滤波器电路包括串联连接的第七电阻及第八电阻，
所述第七电阻的一端与所述第二电容的一端连接，
所述第八电阻的一端与所述第二运算放大器的同相端连接，
所述第二运算放大器的反相端通过第九电阻与公共端连接。
8.根据权利要求7所述的基于人体健康监测系统，其特征在于，
所述高通滤波器电路还包括串联连接的第五电容及第六电容，
所述第五电容的一端与所述第二运算放大器的输出端连接，
所述第六电容的一端与所述第三运算放大器的同相端连接。
9.根据权利要求8所述的基于人体健康监测系统，其特征在于，
所述高通滤波器电路还包括第十二电阻，所述第十二电阻的一端与所述第三运算放大器的反相端连接，
所述第十二电阻的另一端耦接于所述第三运算放大器的输出端。
10.根据权利要求2至5任一所述的基于人体健康监测系统，其特征在于，
所述主控电路还包括晶振电路，所述晶振电路的一端与所述主控制器的一晶振端连接，
所述晶振电路的另一端与所述主控制器的另一晶振端连接。
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Application publication date: 20210723

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