本设计根据心音信号的特点，设计了一个性能良好的心音测量器，完成了传感器测量、放大电路、单片机前向通道及后向通道设计。本文阐述了心音信号的特点，根据信号特点提出了系统的总构成，同时说明了各个模块的设计思路。该心音测量器通过心音传感器将心音转化成电信号，通过低通滤波电路，高通滤波电路以及放大电路得到幅值在0~5V的心音电信号，经过A/D转换后送入单片机89S51，在单片机内部提取出第一心音最大幅值，最后将其通过“串入并出”芯片74LS164在8段LED上显示。

本设计研究的主要内容

研究表明第一心音的幅值大小与心肌收缩力强弱密切相关，因此设计主要是针对第一心音的最大幅值对心音信号作了一系列的处理。

本设计首先研究了心音信号的基础知识，包括心音信号的幅值，频率范围，第一、第二、第三、第四心音的频段，心杂音的频率范围以及心音的四个听诊区。

其次，做了必要的实验，分析了心音信号存在的噪音以及分析心音传感器的特性。并依次提出了心音信号的预处理和采集方案。

最后，制作了心音信号的模拟信号采集电路，包括保护、滤波和放大电路等。设计了心音信号的数字采集及处理电路，主要有信号的 A/D 转换、单片机、LED显示电路。

高通滤波电路

心音传感器输出的信号并不是纯粹的心音信号，其中除了夹杂着不少的高频干扰外，还有可观低频分量。这些干扰比如：心音传感器和皮肤的摩擦音，呼吸噪音、人体的干扰信号和记录仪器所产生的干扰以及人体的活动等因素。这不仅会导致心音信号被淹没，也不利于后续电路的处理。所以本设计采用一个高通滤波器来滤除这些直流和低频分量。经过不同频率高通滤波的实验发现：干扰的频率主要分布在1Hz以下。随着高通频率的增加，第一心音和第二心音的振幅有明显的衰减。为了尽可能保留第一、第二心音的有效信号，高通滤波器的截止频率定为0.4Hz。

本设计的电路分为模拟与数字两大部分，在电路搭接好后，分两部分调试。

模拟部分有低通滤波，高通滤波以及主放大电路。其中滤波器的调试是在函数发生器上选择相应的频率的信号作为输入，观察输出后的波形，如果能通过有用频率的信号，而抑制其它频率范围的信号，则表明滤波器能够达到要求，如果其截止频率不是设计需要的情况，则要对电容电阻进行更换，直到能够满足要求为止。

主放大电路的调试，一开始我利用公式根据放大倍数计算出AD620外接电阻，然后焊接到电路中，把一定大小的函数发生器产生的信号输入到放大电路，用示波器显示输出的信号，并检查放大器有没有达到预计的放大倍数。在调试的过程中我遇到了两个问题：1.输出波形失真。原来是我用到的函数发生器出来的信号的幅值一般为5V左右，而主放大电路的放大倍数有100倍。这样经过主放大电路后的信号在500V左右，而这远远超过了放大电路的工作电压，因而出现了失真。2.由于不同的人的心音信号强弱不一致，甚至同一个人在他不同部位测到的心音信号强弱也不一样，因此放大倍数也不好确定，往往根据这个受试者的心音信号调试好放大电路，换一个受试者后就不行了。后来我就没有利用函数发生器，而是将心音信号直接输入放大电路，用电压表测试放大电路的输出端，观察信号的大小，同时调节跨接在AD620引脚1和引脚8之间的滑动变阻器，直到输出的值满足A/D转换的幅值范围要求。这样一来，一方面既不需要反复取电阻，算电阻，焊电阻，也可以将心音信号较好的放大到要求范围内。