单片机心电信号数据采集系统的设计(一)信

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1、单片机心电信号数据采集系统的设计(一)信摘要心脏病已成为危害人类健康的主要疾病之一。据统计，心血管疾病是威胁人类生命的主要疾病，世界上心脏病的死亡率仍占首位。因此，对心血管疾病的诊断、治疗一直被世界各国医学界所重视，准确地进行心电信号提取，为医生提供有效的辅助分析手段是重要而有意义的课题。随着电子技术的迅速发展，医用心电信号采集系统近年来己在临床诊断中逐渐应用。首先，设计心电采集模块，包括心电前置放大器、带通滤波电路、线性光耦放大电路、50Hz陷波电路、35Hz陷波电路及电平抬升电路，A/D转换电路输出显示电路等。其次，由于越来越多的研究者发现心电图中

2、变化与大多数心血管疾病都有着紧密的联系，因此，本课题设计了心电信号检测方法，包括心电信号的采集，放大以及波形的液晶显示。在当中，设计的电路能够有效的抑制了各种干扰，检测出良好的心电信号。论文的研究工作基本上达到了设计的要求，为进一步的产品开发打下了良好的基础。关键词：心电信号；数据采集；心电放大；光电耦合；A/D转换；单片机；LCD第1章绪论1.1引言心电信号是人类较早研究并应用于医学临床的生物电信号之一，它比其他生物电信号更易于检测，并具有一定的规律性。自1903年心电图引入医学临床以来，无论是在生物医学方面，还是在工程学方面，心电信号的记录、处理与

3、诊断技术均得到了飞速的发展，并积累了相当丰富的资料。当前，心电信号的检测、处理仍然是生物医学工程界的重要研究对象之一。1.2本课题研究意义心脏病已成为危害人类健康的主要疾病之一。据统计，心血管疾病是威胁人类生命的主要疾病，世界上心脏病的死亡率仍占首位，据统计，全世界死亡人数中，约有三分之一死于此类疾病，很多病人由于没能及时发现病变从而延误了治疗，死于非命。在我国因心血管疾病而死亡的人数占总死亡人数的44%，可见心脏病己成为危害人类健康的多发病和常见病。因此，对心血管疾病的诊断、治疗一直被世界各国医学界所重视。及时了解人类心脏病的状况，对于适时治疗、预防

4、心脏病突发死亡，具有十分重要的意义。国际上医学界人士已经可通过对心电信号的特征、规律的研究对部分相关病变做出早期预测和及时诊断，因此，准确地进行心电信号提取，为医生提供有效的辅助分析手段是重要而有意义的课题。随着电子技术的迅速发展，医用电子检测、监护系统近年来己经在临床中逐渐应用。目前，医生对心血管疾病的诊断基本上是以常规心电图或者心电向量图为主要手段，即通过判断病人心电波形的变化规律及不同时刻的波幅大小来推断心脏内病灶的部位或严重程度，在医学临床应用中十分普及。中国大学排名1.3心电分析国内外历史与研究现状18世纪下半叶，意大利波伦亚大学的解剖和外科

5、学教授伽伐尼(LuigiGalVani，1737~1798)开始研究电对生物组织的作用。1781年1月26日，在解剖青蛙的实验中，注意到用电刺激青蛙的神经，会导致其肌肉的收缩。伽伐尼[3]认为：导致青蛙肌肉收缩的电来自动物体内，并称其为“动物电”(animalelectric)。尽管后来证明伽伐尼所发现的电并不是来自动物的体内，但却由此认识到电可以导致生物神经冲动的传导，从而奠定了电生理学的基础。1887年，英国生理学家沃勒[3]()[5]。TTM系统是以微机为基础的心电传输/接收和心电数据库管理系统，通过线传输心电信息及计算机处理实现对病人的心电监护

6、。病人应用记录发射器可随时、随地通过线向监测中心传输心电数据，医生根据心电信号改变和患者诉说的病情，向患者提供诊断与治疗意见，为院外心脏病人的长期心电监测和治疗提供了方便。在此后的20多年中，TTM系统取得迅速地发展，而且与之相对应的患者随身携带的心电监护仪也取得了很大的发展。（转载自中国评价网.nseac.）八十年代以来，在改革开放的大潮中，我国医疗器械企业从我国国情出发，紧随时代前进的步伐，充分发挥自身潜力，走过了一条从代理到仿制，再到自主开发的道路。在这期间，涌现了北京精博电子仪器研究所生产的JB-9100等为代表的优良中央监护系统。随身携带的便

7、携式心电监护仪在我国并未能够很好的普及，究其原因，有以下几个方面：(1)记录的心电信息极其有限，医生从中难以得到患者全面的心电信息，从而降低了医生对疾病诊断的正确率；(2)费用较为昂贵，动辄几千乃至上万元，一般的患者难以承受；(3)实时性、体积、功耗、重量等都不尽如人意，给患者在使用过程中造成诸多不便。因此，心电检测系统的研制仍有重大深远的意义。1.4本课题主要研究内容本课题是设计心电信号数据采集系统，利用单片机实现对心电信号的采集与处理，并通过液晶显示器显示心电波形。该心电信号采集系统主要有以下几个部分组成：前置放大电路，从强的噪声背景中提取心电信号

8、。带通滤波电路，使频率为0.05-100Hz的心电信号通过，该范围以外的信号将大幅度衰减掉。主