模數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)模轉(zhuǎn)換

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1、1.7典型人體生理參數(shù)與特點1-24被測信號幅度范圍頻率范圍(Hz)心電（皮膚電極）50?V-5mV0.05~100腦電（頭皮電極）2?V-10?V1~100肌電20?V-10mV10~2000（針電極）心音——5~4000視網(wǎng)膜電位0-1mV0~50眼電0.01mV-4mV0.1~100動脈血壓0~300mmHg0.1~100靜脈血壓0~40mmHg0.1~100血流1~300cc/sec1~20呼吸率每分鐘10~20次0.15~1.5表:部分生理信號的幅度范圍1.7.1人體生理參數(shù)幅度范圍第二章醫(yī)學(xué)信號采集系統(tǒng)設(shè)計人體生理信號如心電圖、腦電圖都是模擬信

2、號，是以連續(xù)方式存在和變化。隨著計算機技術(shù)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器件的迅速發(fā)展，數(shù)字信號應(yīng)用得以實現(xiàn)，它具有便于存貯、運算及抗干擾能力強等優(yōu)點。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)把從傳感器或其他方式得到的模擬信號，經(jīng)過必要的處理后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，供存貯、處理、顯示、傳輸之用。2-1.2-2能將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC；能將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC。2.1信號轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)2.1.1單極性代碼(1)普通二進制即自然二進制，最右位是最低有效位(ＬＳＢ)最左位是最高有效位(ＭＳＢ)(2)BCD(Binary-CodedDe

3、cimal)碼BCD碼是一種二進制的數(shù)字編碼形式，用二進制編碼的十進制代碼1)特點：利用四或八個位元儲存一個十進制的數(shù)碼可保證保存數(shù)值的精確度避免浮點運算時耗費的時間2-32)BCD碼的分類：[1]按是否壓縮劃分壓縮BCD碼:四位二進制表示一個數(shù)字非壓縮BCD碼:八位二進制表示一個數(shù)字[2]按加權(quán)形式劃分有權(quán)BCD碼：8421、2421及5421（附表）無權(quán)BCD碼：余3碼、格雷碼例把十進制數(shù)369.74編成8421BCD碼。2-32-3十進制數(shù)字ASCII碼壓縮BCD碼非壓縮BCD碼000110000000000000000100110001000100

4、0000012001100100010000000103001100110011000000114001101000100000001005001101010101000001016001101100110000001107001101110111000001118001110001000000010009001110011001000010012-3十進制數(shù)(3)格雷碼（格雷反射碼）1)特點采用絕對編碼方式，具有反射特性和循環(huán)特性格雷碼屬于可靠性編碼，是一種錯誤最小化的編碼方式格雷碼是一種數(shù)字排序系統(tǒng)，其中的所有相鄰整數(shù)在它們的數(shù)字表示中只有一個數(shù)字不同

5、格雷碼不是權(quán)重碼，每一位碼沒有確定的大小，不能直接進行比較大小和算術(shù)運算2-42)二進制碼與格雷碼的轉(zhuǎn)換2-4二進制碼->格雷碼:從最右邊一位起，依次將每一位與左邊一位異或，作為對應(yīng)格雷碼該位的值，最左邊一位不變；格雷碼->二進制碼:用‘0’和采集來的4位格雷碼的最高位（第4位）異或，結(jié)果保留到4位，再將異或的值和下一位，依次異或，直到最低位2.1.2雙極性代碼(1)原碼即二進制定點表示法，即最高位為符號位，“0”表示正，“1”表示負，其余位表示數(shù)值的大小。[+7]原=???0????0000111??B[-7]原=???1????0000111??B注意

6、：數(shù)0的原碼有兩種形式[+0]原=00000000B????[-0]原=10000000B8位二進制原碼的表示范圍：-127～+1272-5（2）反碼正數(shù)的反碼與其原碼相同；負數(shù)的反碼是對其原碼逐位取反，但符號位除外。[+7]反=??0???0000111??B[-7]反=??1???1111000??B注意：數(shù)0的反碼也有兩種形式，即[+0]反=00000000B[-0]反=11111111B8位二進制反碼的表示范圍：-127～+1272-5（3）補碼(類比偏移二進制碼）正數(shù)的補碼與其原碼相同；負數(shù)的補碼是在其反碼的末位加1。[+7]補=???0???0

7、000111??B[-7]補=???1???1111001??B注意：與原碼、反碼不同，數(shù)值0的補碼只有一個，即[0]補=00000000B。若字長為8位，則補碼所表示的范圍為-128～+127；2-52-5符號位1+真值的數(shù)值部分按位取反+1符號位1+真值的數(shù)值部分按位取反符號位1+真值的數(shù)值部分負數(shù)符號位0+真值的數(shù)值部分符號位0+真值的數(shù)值部分符號位0+真值的數(shù)值部分正數(shù)補碼反碼原碼例求-53的原碼，反碼，補碼及偏移二進制碼X2=-53=-0110101B[X2]原=10110101B[X2]反=[X2]補=[X2]偏=2.2D/A轉(zhuǎn)換器(DAC)2

8、.2.1基本原理和轉(zhuǎn)換特性將輸入的每一位二進制代碼按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換