心电监测的单片机系统设计

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1、心电监测的单片机系统设计生物医学工程200610407130宗慧洋一、内容：1设计一个单片机系统：（1）具有R波的检测及心律失常报警功能（至少考虑二种心律失常情况）。（2）具有心电波的存储和回放功能。2对系统（1）或（2）功能进行软件模拟调试仿真二、目标：训练综合运用所学知识独立完成设计课题的能力掌据单片机系统设计方法通过查阅资料．元器件手册等，培养独立分析和解决实际问题的能力学会写设计报告三、要求：1．原理介绍（1）本系统具有心电波的存储和回放功能。当病人需要监测时可在安置好导联电极后按下“监测开始键”，系统即对病人的心电波进行采集并将其

2、存储。当需要回放数据时，可以按下“数据回放键”系统即将存储的数据回放一次。（2）本系统具有R波的检测及心律失常报警功能。R波的检测由硬件R波检测器完成，它每检测到一个R波即向系统发出中断请求，系统响应中断后，计算R-R间隔，并利用此R-R间隔进行心率失常分析。目前阶段系统只对心动过缓和心动过速进行分析，当发现其中一种异常心电时，系统即发出警报。（3）系统采用低功耗设计，充分利用80C51系列单片机的节电工作方式，并且数字电路主要芯片CMOS型，保证系统能过对病人进行长时间检测而无需更换电池。2．设计思路及框图R波ECG放大器R波检测器导连脱

3、落检测器A/D转换器单片机系统D/A转换器声光报警电路按键电路（1）检测算法：当R波检测器检测出R波后，系统即进行R-R间隔计算并求出前8个R-R间隔的平均值作为心律失常分析的主要原始数据。由于目前阶段只对心动过缓和心动过速进行分析，检测算法较简单。即：心动过缓：AR>1.2S。当平均R-R间隔时间>1.2S，即作为心动过缓检出报警。心动过速：AR<0.5S。当平均R-R间隔时间<0.5S，即作为心动过速检出报警。（2）系统框图：系统框图如下图所示。心电信号由导联电极导入，经ECG放大器放大、滤波后一路送A/D转换器，由单片机系统每隔5毫秒

4、采样并存储一次，当回放时，数据经D/A转换器输出给监视器或记录器；另一路送R波检测器，每次检出R波后，由单片机发出中断请求，单片机响应中断后，在中断服务程序中，进行心率失常分析，当检出异常心电时，通过声光报警电路发出报警；还有一路送导连脱落检测器，在发现导连脱落（或导电膏已干）即向单片机系统发出中断请求，由中断服务发出报警信号，病人听到报警信号后，通过按键电路按下任意一键即可结束报警，再按“监测开始键”可以继续进行检测。3．硬件原理图及说明（含单片机口线及地址分配表、有原理框图、总原理图）4．程序流程图及说明INT1中断入口保护现场R波检测

5、恢复现场中断返回上电复位初始化置节电工作方式TO中断入口保护现场心电采集恢复现场中断返回INT0中断入口保护现场“监测开始”键“数据回放”键导联脱落报警恢复现场中断返回检测开始数据回放程序流程图如上图所示，系统采用模块化的设计方法，各模块功能如下：（1）检测开始模块。当“检测开始”键按下，即转入此模块，完成心电监测的初始化，包括采样频率的设置，存储地址的设置，R波检测中断的设置。由于心电信号的的上限频率为100Hz，根据采样定理，系统采用200Hz的采样频率采样周期5ms。(2)心电采集模块。完成定时（5ms）对心电数据进行采集和数据存储，

6、及R-R间隔时间的记录。（3）R波检测模块。当R波检测器发出中断请求后，系统进入此模块，进行前8个R-R间隔的平均值（AR）计算，并将AR和上限（1.2s）及下限（0.5s）进行比较，若异常则发出心律失常报警型号。（4）数据回放模块。当“数据回放”键按下，即转入此模块，进行一次128KB数据的回放。（5）导联数据模块。当导联脱落中断时即转入此模块，发出导联脱落报警信号。5．主程序和子程序及注解T0初值计算：工作于计时方式1：TMOD＝01H5ms计时初值：X＝65536－5ms×12MHz/12＝60536＝0EC78H程序设计如下：ORG

7、0000HLJMPmainORG0003HLJMPINTL0ORG0013HLJMPINTL1ORG000BHLJMPT012ORG2000Hmain:movsp,#60H；主程序开始SETBEX0；开INT0中断SETBIT0SETBEA；开CPU总中断ORLPCON,#00000001B；置节电工作方式here:sjmpwait；等待中断；检测导联脱落、开始信号、回放信号中断子程序INTL0:JBP1.6,INTL0_0；判断是否时开始信号？ACALLstart；若位开始信号，则执行开始子程序RETIINTL0_0:JBP1.7,INT

8、L0_1；是否为回放信号？ACALLredisplay；若为回放信号，则执行回放子程序RETIINTL0_1:SETBP1.0；若为导联脱落信号，则指示灯亮，报警CLRP1.4C