Mikrodenetleyici kontrollü çok kanallı elektrokardiyografi cihazı tasarımı

Abstract

İnsan vücudundaki organların çalışması esnasında ortaya çıkan biyolojik işaretler, çeşitli elektronik dönüştürücüler yardımı ile elektriksel işaretlere dönüştürülerek bilgisayar ortamına aktarılabilirler. Elektrokardiyografik işaretlerin bilgisayar ortamına aktarılması işlemi için, günümüzde pek çok değişik teknik kullanılmaktadır. Bu tekniklerin genel ve en önemli adımlarından biri, insan vücudundan alınan bilgilerin, istenmeyen biyolojik etkilerden ve gürültüden arındırılarak saklama ortamına aktarılmasıdır. İnsan vücudundan elde edilen işaretler genellikle diferansiyel sinyaller olarak düşünülürler. Bu tezin amacı, insan vücudundan alınacak Elektrokardiyografik (EKG) işaretleri, sayısala çevirerek bilgisayar ortamına atacak çok kanallı bir elektrokardiyografin tasarlanarak gerçekleştirilmesidir. Tez çalışmasında, 22 bitlik Analog-sayısal dönüştürücüler (ADC) kullanarak, işaretlerin, elektrotlardan alındığı şekliyle kuvvetlendirilmeden, sadece ön tampon kuvvetlendiricilerden geçirilerek ADC'lere aktarılması, çalışmanın alışılagelen EKG cihazlarından olan farklılığım ortaya koymaktadır. Kullanılan Sigma-Delta ADC'ler kendi içlerinde 4 kanal bulundurmaktadır. Bu tip ADC'ler, ayrıca birbirleriyle kaskat bağlanarak, kanal sayısı 32'ye kadar çıkartabilmektedir. Bu özellikleri nedeniyle bu tip ADC'lerin kullanılmaları, ayrıca, EKG cihaz tasarımında derivasyon seçici kullanma külfetim ve getireceği anahtarlama gürültülerini azaltmaktadır. Çalışmada, ADC'leri senkron olarak çalıştırma ve elde edilen örnekleri bir protokol dahilinde kişisel bilgisayara aktarma görevi için, Microchip firmasının 8 bitlik PIC16F877 mikrodenetleyicisi kullanılmıştır. Seçilen mikrodenetleyicinin 8Kbayt'hk "Flash" hafizası bulunması nedeniyle, EPROM gibi ilave bellek kullanmaya gerek kalmadan, programın mikrodenetleyici içindeki hafiza elemanıyla defalarca denenmesi kolaylığı elde edilmiştir.

The devices transferring the biological signals from the human organs to the personal computer (PC) media are known as biopotential amplifiers. Generally, these signals obtained by electrodes are differential signals. Nowadays, a lot of techniques are used to transfer electrocardiographic (ECG) signals to the personal computer. These techniques, amplify and filter the ECG signals and then convert anolog signal to the digital form by means of microprocessor controlled analog to digital converter. The aim of this project is to design and realize a multichannel electrocardiograph that is able to process and digitize the ECG signals which obtained from human body and transmit them to the computer media. At this project, 22 bits ADC is used to convert the signal without using any amplification processes. Thus, this project is differs from the conventional digital ECG processors. Sigma -Delta ADCs used in the project have four input channels. This ADCs can easily cascaded with the other ADCs to increase the number of channels. Using this type of ADC removes the needs of derivation selector and so decrease the noise effects of the selector. In this project, PIC16F877 microprocessor is selected for synchronising, programming and reading ADCs. Since this chip have 8 K flash memory, we can program it repeatedly to test what is going right and what is wrong without using extra EPROM memory.