简易心电图仪的设计

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1、简易心电图仪的设计查看最近90天中添加的最新产品最新电子元器件资料免费下载派睿电子TI有奖问答-送3D汽车鼠标IR推出采用焊前金属的汽车级绝缘栅双极晶体管全球电子连接器生产商—samtec最新断路器保护套　　随着社会的发展和物质生活水平的不断提高，人们对健康的重视程度与日剧增，特别是近年来社会老龄化的加剧，而且每年心血管疾病的发病率也不断上升。目前心血管疾病成了威胁人类生命的主要疾病，心脏病已经成了世界上死亡率最高的疾病。鉴于这种严峻形势，提高预防和监测该疾病的手段势在必行。而心电信号检测是发现心脏病的最直接手段，但目前医院用的心电监护仪价

2、格昂贵，维护费用高，患者检查的经济负担重，不能做到随时随地都能检查。因此设计一种便携式、价格便宜且实用的心电监护仪器具有重要意义。本文设计了一种基于以MSP430F2274为处理器的可以随时随地都能观察心电信号检测仪，它具有体积小、成本低、便于携带、实用性强等特点。　　1系统设计　　1．1心电信号放大部分　　心电信号大约为50μV～4mV，须进行放大才能在示波器上观察。心电图(ECG)仪的前置放大在整机中处于非常重要的地位，决定了整机的主要技术指标，要求噪声低、共模抑制比尽量可能高。　　采用低噪声、低功耗，有良好的共模输入抑制能力的仪表放大

3、器INA2331。INA2331可单电源工作，也可以双电源工作，可用两个外部电阻灵活地设定增益，达到电压放大倍数200，500，1000的指标要求，简化了电路的设计，达到较好的效果。　　1．2滤波器部分　　由于心电信号易受噪声的干扰，且主要能量成分集中在0．05～100Hz频带内，所以本系统用滤波的方法对心电信号做进一步的降噪处理，抑制外界干扰，从而得到较为平滑的ECG波形。为了提高滤波的效果，采用两级滤波。因为经过放大的心电信号，主要存在肌电等干扰信号，将其送到由0．05Hz高通滤波器和500Hz／100Hz低通滤波器组成带通网络，滤除有

4、效频带以外的信号。　　1．3控制器部分　　采用TI公司的MSP430F2274作为系统控制器。MSP430系列的单片机是具有低功耗的16位处理功能的微控制器。MSP430F2274内部设有10位的ADC，可方便地实现心电信号的采集、处理、存储。可简化整个硬件电路和提高系统的性价比。　　1．4系统组成　　系统的总体设计框图如图1所示，整个系统可分为心电信号采集部分和信号处理部分。信号处理部分以MSP430F2274为处理器，扩展了液晶显示、按键。　　2系统硬件设计　　2．1前置放大电路　　图2为心电信号放大电路，仪表放大器INA2331增益G

5、与外接电阻的R1，R2的计算公式为：　　设计要求电压放大倍数(三档)：200，500，1000，因此只需改变外接电阻的大小就能实现放大倍数的选择。此外还采用OP07组成的右腿驱动电路来提高前置放大的共模抑制比。　　2．2中间级放大电路　　中间级放大电路采用的也是仪表放大器INA2331，电路如图3所示。　　2．3低通滤波电路　　采用MAX291CPA，通过改变电容值实现了500Hz／100Hz滤波器电路，各元件参数值如图4所示。通过测试输入信号的频率达到100Hz时，此时衰减为3dB。　　2．4高通滤波电路　　如图5所示为0．05Hz的高通

6、滤波电路。0．05Hz以下的信号通过时被衰减，从而实现滤波。低频截止频率由R1，C1确定，其计算公式为：　　代入数值计算得：fc=0．05Hz。　　3系统软件设计　　系统的软件设计采用C语言编程，在MSP430仿真软件IAREmbeddedWorkbench上完成了单片机系统的开发，实现了各项设计功能。主程序流程图如图6所示。　　4系统测试　　对系统中的关键部分进行了实际的测试。　　4．1电压放大倍数的测试　　测试结果如表1所示。　　结果分析：系统的放大倍数在±5％的范围内。　　4．2低通滤波器测试　　理论计算截止频率为500Hz，输入峰峰

7、值为7mV的正弦波，频率调节范围为50～550Hz，用示波器测量输出电压值，所得数据如表2所示。　　4．3共模抑制比的测试嘲　　选择放大倍数为1000通道，将心电信号放大器两输入导联线的短接，并输入频率为100Hz正弦信号测量结果如表3所示。　　4．4人体心电信号测试　　让被检测人员静卧，将电极安装在相应的部位，在电极安装前用医用酒精涂抹在电极放置部位，清洁皮肤表面，以减小电极接触电阻。测试得心电信号如图7所示。　　5结语　　本系统以MSP430F2274芯片为核心部件，充分利用单片机的集成资源，包括A／D、闪存FLASH和计数器，实现心电

8、信号的处理、存储、回放，在系统设计过程中力求硬件线路简单，充分发挥了软件编程方便灵活的特点。同时对系统的电压放大倍数、-3dB高频、低频截止频率、共模抑制比等进行测试，基本能够满