本發(fā)明屬于檢測監(jiān)測，涉及生物電阻抗檢測，具體是一種基于fpga的電阻抗檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對自身健康問題的關(guān)注日益增加?，F(xiàn)如今，各種各樣的人體健康測試設(shè)備已經(jīng)開始普及，如血糖儀、血壓計等。這些設(shè)備能夠方便地幫助人們進行健康測試，獲取人體健康數(shù)據(jù)，從而更好地了解自身的健康狀況。然而，目前大部分健康檢測系統(tǒng)具有一定的局限性，測試信號單一，這種單一性限制了系統(tǒng)的準確性和適用性，使其難以全面評估生物的健康狀況。而生物電阻抗檢測系統(tǒng)可以通過測試生物電阻抗信息反映生物的各種狀態(tài)信息。

2、生物電阻抗系統(tǒng)主要通過測量人體對電流的電阻和電導(dǎo)率來獲取生物電信號。當(dāng)電流通過人體時，不同組織的電阻和電導(dǎo)率會導(dǎo)致電流的變化。通過測量這些變化，系統(tǒng)可以計算出人體的生物電阻抗。生物電阻抗檢測系統(tǒng)通常包括電極和測量設(shè)備。電極在人體表面，用來傳輸電流、電壓信號。測量設(shè)備則用來控制激勵信號的產(chǎn)生、采集響應(yīng)信號并處理計算。利用生物電阻抗系統(tǒng)，可以低成本、非侵入性地獲取人體的生物電信號。但現(xiàn)有的生物電阻抗系統(tǒng)大多采集效率比較低，且所測的阻抗數(shù)據(jù)精度也較低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是提供一種基于fpga的電阻抗檢測系統(tǒng)，能夠快速穩(wěn)定且準確的采集到人體的生物阻抗信息。

2、本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：

3、一種基于fpga的電阻抗檢測系統(tǒng)，包括fpga主控板、阻抗測量芯片及其外圍電路、rs232串口傳輸模塊、pc端上位機以及電源模塊，電源模塊為fpga主控板、阻抗測量芯片及其外圍電路以及pc端上位機供電，fpga主控板設(shè)置于pc端上位機和阻抗測量芯片及其外圍電路之間，阻抗測量芯片通過i2c總線連接fpga主控板，fpga主控板通過rs232串口傳輸模塊與pc端上位機通訊。

4、阻抗測量芯片采用ad5933芯片，ad5933芯片集成數(shù)字頻率合成信號發(fā)生器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、集成放大電路、增益放大低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器及數(shù)字信號微處理器；數(shù)字頻率合成信號發(fā)生器通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器和集成放大電路與待測表皮連接，待測表皮再通過增益放大低通濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)字信號微處理器連接；數(shù)字頻率合成信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號作為輸入經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器和集成放大電路激勵待測表皮部位，待測表皮部位的響應(yīng)信號再由增益放大低通濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集，傳遞給數(shù)字信號微處理器；數(shù)字信號微處理器將采集的數(shù)字信號進行離散傅里葉轉(zhuǎn)換計算處理，得到阻抗數(shù)據(jù)。

5、pc端上位機用于發(fā)生控制信號、數(shù)據(jù)的接收及顯示、繪制數(shù)據(jù)曲線、數(shù)據(jù)的存儲與清除；

6、rs232串口傳輸模塊用于較短距離的數(shù)據(jù)傳輸；

7、fpga主控板對pc端上位機的控制指令進行接收，控制阻抗測量芯片進行頻率掃描，獲取阻抗數(shù)據(jù)并進行計算，通過rs232串口傳輸模塊與pc端上位機之間進行數(shù)據(jù)傳輸與顯示。

8、ad5933芯片通過fpga主控板讀寫ad5933芯片上的寄存器來實現(xiàn)操作功能。

9、ad5933芯片內(nèi)部還集成有時鐘振蕩器，提供內(nèi)部時鐘，驅(qū)動ad5933芯片及其外圍電路。

10、本發(fā)明的有益效果是：

11、硬件電路采用fpga主控板作為控制核心，fpga主控板具有豐富的硬件資源和強大的并行運算能力，且內(nèi)部延時小、集成度高、穩(wěn)定性強、運算速度快，可以完成對目標信號的快速采集和處理。

12、同時，基于高精度阻抗檢測芯片ad5933進行阻抗檢測，檢測的精度更高、穩(wěn)定性更好、功耗低、成本低，有助于大規(guī)模生產(chǎn)使用。

技術(shù)特征：

1.一種基于fpga的電阻抗檢測系統(tǒng)，其特征在于：包括fpga主控板、阻抗測量芯片及其外圍電路、rs232串口傳輸模塊、pc端上位機以及電源模塊；所述電源模塊為fpga主控板、阻抗測量芯片及其外圍電路、pc端上位機供電，所述fpga主控板設(shè)置于pc端上位機和阻抗測量芯片及其外圍電路之間，阻抗測量芯片通過i2c總線連接fpga主控板，fpga主控板通過rs232串口傳輸模塊與pc端上位機通訊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于fpga的電阻抗檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述阻抗測量芯片采用ad5933芯片，所述ad5933芯片集成數(shù)字頻率合成信號發(fā)生器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、集成放大電路、增益放大低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器及數(shù)字信號微處理器；數(shù)字頻率合成信號發(fā)生器通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器和集成放大電路與待測表皮連接，待測表皮再通過增益放大低通濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)字信號微處理器連接；數(shù)字頻率合成信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號作為輸入經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器和集成放大電路激勵待測表皮部位，待測表皮部位的響應(yīng)信號再由增益放大低通濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集，傳遞給數(shù)字信號微處理器；數(shù)字信號微處理器將采集的數(shù)字信號進行離散傅里葉轉(zhuǎn)換計算處理，得到阻抗數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于fpga的電阻抗檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述pc端上位機用于發(fā)送控制信號、數(shù)據(jù)的接收及顯示、繪制數(shù)據(jù)曲線、數(shù)據(jù)的存儲與清除。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于fpga的電阻抗檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述rs232串口傳輸模塊用于fpga主控板與pc端上位機之間的數(shù)據(jù)傳輸。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于fpga的電阻抗檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述fpga主控板對pc端上位機的控制指令進行接收，控制阻抗測量芯片進行頻率掃描，獲取阻抗數(shù)據(jù)并進行計算，通過傳輸模塊與pc端上位機之間進行數(shù)據(jù)傳輸與顯示。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于fpga的電阻抗檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述ad5933芯片通過fpga主控板讀寫ad5933芯片上的寄存器來實現(xiàn)操作功能。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于fpga的電阻抗檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述ad5933芯片內(nèi)部還集成有時鐘振蕩器，提供內(nèi)部時鐘，驅(qū)動ad5933芯片及其外圍電路。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于生物檢測技術(shù)領(lǐng)域，提供一種基于FPGA的電阻抗檢測系統(tǒng)，包括FPGA主控板、阻抗測量芯片及其外圍電路、RS232串口傳輸模塊、PC端上位機以及電源模塊；所述電源模塊為FPGA主控板、阻抗測量芯片及其外圍電路、PC端上位機供電，所述FPGA主控板設(shè)置于PC端上位機和阻抗測量芯片及其外圍電路之間，阻抗測量芯片通過I2C總線連接FPGA主控板，F(xiàn)PGA主控板通過RS232串口傳輸模塊與PC端上位機通訊。本發(fā)明的電阻抗檢測系統(tǒng)，檢測精度更高，穩(wěn)定性更好，功耗成本都低，具有極強的生產(chǎn)應(yīng)用價值。

技術(shù)研發(fā)人員：邢澤軍,韓建寧,蔡文濤,季興華,郝國棟,楊潤,宋婷,羅偉
受保護的技術(shù)使用者：山西禹創(chuàng)天璇生物科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30