用在搜索机械声源等问题，其输出信号还可以用录音设备记录下来，供分析病情或机械故障类型使用。本文的研究目的和意义本文提出的电子听诊器由于接有放大器，因此可将微弱的心跳声放大到清晰可闻而老式的听诊器没有放大作用，声音微弱，塞在耳朵里很不舒服，不能隔离环境噪声。电子听诊器除了能清晰监听病人的胸腹声音外，还能用在搜索机械噪声源的定位等方面。在实验过程中，发现拾音头用普通振膜拾音头的中频响应好，背景噪声也小。沿用了多年的听诊器听诊心音，虽然方法简单，但往往难以捕捉到人体内部脏器发出的些微弱但却非常重要的生物声，致使医生无法及时做出诊断，且诊断的依据主要根据医师的经验，准确性较差。另个角度讲，人耳对声音的敏感是声强与频率的综合效应，因而些病理特征难以捕捉。这就需要设计出种新颖的电子听诊器对听诊音进行定量，准确的分析。心音的产生机制研究心音信号的产生与传导机制，对于认识体表心音与心音源之间的关系，了解心音与心脏的生理病理状况之间的相关性方面有着重要的意义。多年来，许多研究人员对心音的发生机理和传导机制从不同的方面进行了研究和探索，得到了许多有价值的研究结果。下面简述了心音的产生机制。早年，人们曾认为心音是由瓣膜的关闭所产生的，以后发现这种认识是片面的。对于心音的发生机理的研究不仅需要考虑心脏的血流动力学方面的特性，而且要研究心脏的振动力学问题。正常人的心音由第心音第二心音第三心音和第四心音组成，般成年人因为第三第四心音很弱，只能听到第第二心音。通常，心动周期是指心室的活动周期，心动周期是从心房收缩开始的，紧接着是心室的收缩。心动周期中，心肌收缩瓣膜开闭血流加速度和减速度对心血管壁的加压和减压作用以及形成的涡流等因素引起的机械振动，通过信号处理课程设计设计论文用纸周围组织传递到胸壁，产生的声音叫做心音。心室收路对获得的信号进行快速傅里叶变换，可以采用二阶巴特沃思低通滤波器对信号进行滤波，见图图二阶低通滤波器电路示意图信号处理课程设计设计论文用纸该电路的转折频率为结合考虑相移因素，可以得到组合适的电阻电容参数值。信号输出级通过上面介绍的几个环节的处理，已经得到个可进行数字处理的声音检测信号。在信号处理级，该信号可被送入数字信号处理芯片的转换口，将其转变为数字信号，在芯片内部，通过对采集到的信号进行快速傅里叶变换即可得到被检测信号的频谱。该频谱可用示波器显示出来。由于患者体内的病变部位或组织会发出些异常的杂音，该杂音在示波器屏幕上与定频段的谱线相对应。因此，对获得的频率信号的观察将使诊断更加准确。获得的频谱信号也可以保存在计算机的存储空间，在对患者的医治过程中，通过对比研究多次测量获得的频谱信号，医护人员可以准确地判断出医疗效果。信号处理课程设计设计论文用纸第章电子听诊器的具体设计电路心音传感器及其放大电路由于心音频率为，肺音频率为，肠鸣音频率为，均在人耳所能听到的声音范围的中低频率段，因此选用话筒作为声音传感器。在声音传感器话筒中又有很多种驻极体式动圈式和电容式等。对传感器的选取原则是灵敏度高，抗干扰能力强，除了要提取微弱的心肠肺音的信号外，还要求它不受人声等信号的干扰，因此需要指向性好的的传感器。驻极体式话筒的灵敏度高，价格低，但指向性不佳动圈式话筒的灵敏度欠佳，但是指向性最好，价格也较贵电容式话筒的灵敏度最好，声音特性最为平坦，容易受干扰，价格也很贵。考虑到诸多因素，故选用驻极体式话筒。传感器放大电路如图所示。电路以集成运放构成对称放大电路，在信号传输的过程中采用双芯屏蔽线，在传输的末端利用差分放大电路的共模抑制特性将信号传输过程中的各种温度电磁波电源等造成的外界噪声干扰信号抑制和抵消掉。工作原理如下由心脏发出的声音经驻极体式话筒转化为电信号后，通过阻抗匹配电路由构成与抗干扰电路组成从的脚和脚输入进行平衡放大与构成的加法电路进行信号混合，决定放大倍率为倍后由耦合输出。第二级为缓冲放大电路，如图所示。放大电路由及构成。为音频耦合电容和构成电压并联负反馈网络，放大倍率为。图传感器放大电路示意图信号处理课程设计设计论文用纸图缓冲放大电路心音滤波器心音的频率范围是，肠音的频率范围是，肺音的频率范围是。根据它们的频率分布特点，适当的选择高通低通滤波器，再设置个多向选择开关对它们进行分别选取，就能设计出个可以分别听取心肺肠音的多功能电子听诊器。普遍的，选用四路电子选通开关，其中三路开关用作心肺肠音的选取，剩下的路开关用来控制语音芯片的录放音。滤波器功能选择框图如图所示图滤波器功能选择框图为四阶压控电压源低通滤波器，电路如图所示。由及构成，其中,。为高通滤波器，如图所示，由及构成其中，。低通滤波器低通滤波器高通滤波器语音芯片控制四路选择开关开关选通控制信号处理课程设计设计论文用纸比较器信号在放大之后要送入数字电路进行计数，要求比较器非常精确且特别稳定。病人的次心跳。计数器要计数几十至几百次，且心跳的声音频率在几百赫兹左右。因此我们选用构成的施密特触发器，提供计数器的计数脉冲。只要滞回比较器的回差电压大于干扰的电压变化幅度，比较器输出端的极性电压就不会改变，这样就可有效抑制干扰信号。施密特触发器构成的比较器电路如图所示图比较器计数译码显示电路计数器的功能是将比较器比较得出的方波脉冲信号进行计数，人的心跳般从几十到百多，显示范围应在因此我们采用码三位输出的二十进制同步加计数器和组成计数显示电路。由构成耳机推动放大器，它的输出功率足以推动欧姆的耳塞式耳机。电路原理见图所示信号处理课程设计设计论文用纸图耳机功率放大器示意图其他附加电路为了电子听诊器能够更方便的为人们服务，加入了录音电路和显示心跳状态的发光二极管驱动电路。为了便于医生进行观察，设计了个显示心跳状态的发光二极管驱动电路，用个发光二极管的点亮与否，来观察被测者的心跳状态录音电路选用语音芯片实现录音功能，以保证录取足够长的时间，这样可以使该产品更好地为诊断病情提供可靠的依据。信号处理课程设计设计论文用纸第章电路仿真分析总体电路图图电子听诊器总图各部分组成拾音器电路由传声器和等组成。前置放大器由集成运算放大电路和电阻器等组成。低通滤波放大器由运算放大集成电路和电阻器电容器等组成，其截止频率略大于。缓冲放大器由集成运算放大电路担任。音频放大器由音量电位器低电压音频放大器集成电路电阻器电容器等组成。显示电路由双色发光二极管驱动放大集成电路和电容器组成。拾音传感器拾取的信号经滤波与放大后，驱动耳机发声。经等低通滤波后的音频信号再经进步放大处理，驱动发光二极管与耳机中的声音同步闪亮。调节的阻值，可改变耳机中音量的大小。改变电阻器和的阻值大小，可改变低通滤波器的截止频率，从而改变该电子听诊器的频响效果。元器件选择和选用或金属膜电阻器和均选用密封式信号处理课程设计设计论文用纸可变电阻器。选用小型合成碳膜电位器。和均选用耐压值为的铝电解电容器和选用涤纶电容器或独石电容器。选用二端双色发光二极管，也可以用两只的发光二极管红色绿色各只反向并联后代用。和均选用或型单集成运算放大电路选用型音频放大器集成电路。选用优质双声道立体声耳机。拾音传感器可自制用传统听诊器的振膜头，在振膜耳把上套只长的橡胶管，在橡胶管的另头装入只超小型驻极体传声器。传声器与电路之间用屏蔽电缆连接好。话筒处应用热缩套管加固或胶带捆扎，以防操作时产生噪声干扰。仿真仿真电路图如图，为仿真方便，部分已去掉，主要观察特定点的电压变化。图仿真用电路图用仿真时，拾音器用交流电代替，主要观察处的电压变化状况。放大电路输出电压波形如图得知，经过运放后，输出电压的被放大了倍，到达。也就是说，心音通过拾音头转换成的电压在后通过运放被放大了倍。信号处理课程设计设计论文用纸图通过运放后电压仿真波形滤波电路仿真滤波后的得到的波形如图，分析频谱特性。图滤波功能频谱特性从图中可以看出的宽带为到，在人耳所能接受的音频范围内。信号处理课程设计设计论文用纸图后电压波形根据仿真图可以看出后的波形峰值已经达到了，因为的滤波作用，把心音频率以外的波形滤除，导致电压为零。电压跟随器电压通过电压跟随器后波形不变，与输出样，但是增加了输出阻抗，使得电压不随负载的变化而改变。信号通过后，也就是通过低功耗音频放大器，进行对输出信号的最后次放大，使得可以驱动双声道立体声耳机的工作，或者其他外设，比如说计数器译码器显示器等等。图通过电压比较器后的波形信号处理课程设计设计论文用纸运放后电压波形图运放后的波形主要是驱动发光二极管工作，表示电源和信号输入灯，用户可以根据自己的使用需要，安装相应的设备，达到理性的目的。信号处理课程设计设计论文用纸总结本文通过对市面上已生产的电子听诊器进行理论分析和研究，设计了款简易的电子听诊器，目的是把在书本上学到的知识运用到实践中。本设计的优点是元器件价格低廉，生产步骤简单，适用于初步诊断病人。本设计省去了对输出单元的介绍，为的是让设计更加简洁，主要的处理单元更加明显，功能模块的处理方式更加透彻。在实际应用中，通过本文设计的电子听诊器，再加上外设输出装置，即可以成为功能非常多的实用电子听诊器，可以投入市场，发展前景良好，也可以大大改善医务人员的初诊准确度。信号处理课程设计设计论文用纸参考文献徐径平，程敬之，吴延军人体声信号的检测和应用应用声学庄天弋计算机在生物医学工程中的应用上海上海出版社，吴延军，徐径平，赵艳心音信号处理与识别中国医疗器械杂志,刘雅言，于家艳，董向明压电薄膜型心音传感器传感器技术钱国飞，集成运算放大器基本原理与应用上海上海交通大学出版，摘要老式的听诊器声音微弱，而且塞在耳朵里很不舒服，既不能隔离环境噪声，也不能调整频率响应。本设计的电子听诊器由于设有放大器，因此可将微弱的心跳声放大到清晰可闻的程度。本文设计的电子听诊器包括放大电路，滤波电路，电压比较器电路等。经实验证明，此电子听诊器具有良好的波形分析能力，能够将设置好的频率段以外的声音频率滤掉，故可以清晰的得到放大以后的心音信号，这样有助于医务人员提高初诊的准确度，也为进步诊断做好了基础。关键词电子听诊器音频放大器滤波电路听诊器目录摘要第章绪论本文的研究目的和意义心音的产生机制电子听诊器的发展趋势