[实用新型]一种可多通道输出的生物电信号仿真系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种生物电信号仿真系统，且特别是一种能由上位机软件设置相关参数，通过计算机操作的，可根据需要选择和仿真多个通道相关生物电信号的系统。 

背景技术

对人自身，特别是对人的健康的关注和追求，是人类社会的一个永恒话题。但是疾病和各种其它外部伤害却自始至终伴随着人类社会的发展一路走来，给人带来了痛苦，甚至造成无法挽回的后果。随着科技的日益发展，人们开始致力于基于生物电信号的可植入式系统的研发，希望借由相关系统掌握人体内的相关信息，用于健康的监护、疾病的诊断，并且可从人体内部进行非手术式的干预，实现健康的维护和疾病的治疗。对于基于生物电信号的可植入式系统的研发而言，一个无法回避的问题是：如何获取信号源用于相关系统设计过程中的测试？传统的方法是采用动物实验。采用动物实验需要特定的条件和人员，耗时且费力，不方便，而且对于某个阶段、某些模块的开发也是不需要的。因此，通过简便的方式获取生物电信号是值得探索的方向之一。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可多通道输出的生物电信号仿真系统，是一种生物电信号仿真系统，既可使用在基于生物电信号的可植入式系统的测试中，也可应用于以生物电信号为目标或与生物电信号相关的其它特定领域中。使用该系统能方便地产生适合的生物电信号，提供给后面的信号处理系统使用，大大提高了研发效率。本实用新型通过以下技术方案实现。 

一种可多通道输出的生物电信号仿真系统，其特征在于包括用于相关参数的设置和发送的PC上位机和用于输出生物仿真信号的硬件模块，所述相关参数包括输出信号峰峰值、输出信号频率及输出通道数；所述硬件模块包括电源模块、MCU（微控制单元）控制模块、PC接口模块、DAC（数模转换控制器）模块、滤波电路模块。电源模块分别与MCU控制模块、PC接口模块、DAC模块、滤波电路模块连接，以提供能量；MCU控制模块的数据输入端与PC接口模块连接，以获取上位机所设置的相关参数；MCU控制模块的数据输出端与DAC模块的数据输入端连接,以控制DAC模块按照相关设置参数输出特定信号；DAC模块的信号输出端与滤波电路模块的输入端连接，以滤除某些高频干扰。 

上述的生物电信号仿真系统中，所述PC接口模块通过RS232总线与PC上位机连接。 

上述的生物电信号仿真系统中，所述DAC模块最多可产生8通道输出信号，由DAC芯片通过两级级联的方式构成，即第一级DAC芯片的电压输出端与第二级DAC芯片的参考电压输入端连接。第一级的输出电压作为第二级的参考电压输入，通过改变第一级DAC芯片的待转换数据来调整其输出，从而改变第二级DAC芯片的参考电压，实现对输出信号峰峰值的调整。 

上述的生物电信号仿真系统中，所述滤波电路采用电阻可调的有源低通滤波电路，可根据实际情况调整，获得合适的滤波性能。 

本实用新型的工作原理如下：MCU控制模块中存储着生物电信号的基本数据，电脑通过RS232串口与MCU控制模块进行通信，通信中将传递3个重要设置参数，分别是输出信号峰峰值、输出信号频率和输出通道数。参数的设置和发送通过上位机软件来执行。在工作过程中，MCU控制模块一方面利用自己的串口与上位机实现通信，获得进行控制所需要的参数，一方面根据所获得的设置参数输出相应的控制信号和数据，控制DAC模块，实现输出信号的更新。根据它的任务特点，MCU控制模块与上位机的通信采用中断方式进行，与DAC模块的通信采用循环方式进行，这样既可以及时响应上位机的通信要求，又可以避免耗费太多时间在串口通信上面，影响输出信号的频率。为使输出信号的峰峰值可以通过运行于上位机中的上位机进行调整，必须有两级的DAC芯片，其中第一级的输出电压作为第二级的参考电压输入，通过改变第一级DAC芯片的待转换数据来调整其输出，从而改变第二级DAC芯片的参考电压，达到调整输出信号峰峰值的目的。输出通道数的选择与输出信号频率的选择可分别通过DAC芯片的片选信号、相邻两组待转换数据之间的延时实现。 

由于生物电信号的峰峰值较小，很容易受到元件内部噪声和外部环境噪声的干扰，因此在DAC模块的输出端加入可调整滤波频率的滤波电路，以得到相对理想的输出波形。 

所述输出信号频率为基本波形的重复频率，频率范围从20Hz到10KHz；所述输出信号峰峰值的数量级范围从几百微伏到几毫伏；输出通道数可选1至8个通道。