基于stm32与android的远程心电监测分析系统

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。基于STM32与Android的远程心电监测分析系统　　摘要：常规心电监护设备活动局限性强，难以携带，且无法进行远程监测。文中设计了一种远程心电监测分析系统，该系统使用AD8232模拟前端进行心电采集，并由STM32微处理器处理信息，通过Android设备进行数据中继，经由WiFi或3G/4G网络与PC机实现远程监测分析，因而能够实现心电波形绘制，心率计

2、算，频谱心电图分析，信息保存等功能。具有功耗低，成本低，精度高，体积小，易携带等特点。测试结果表明该系统运行稳定，各项功能均可达到设计要求，并在移动健康、智慧医疗等领域具有一定的实用性和广泛的应用前景。　　关键词：心电监测；STM32；Android；频谱心电图　　中图分类号：TP393；TP274文献标识码：A文章编号：2095--00-04　　0引言为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文

3、化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　近年来，在人民生活水平不断提高的同时，生活压力的加大和较少的运动使得近年来心脏疾病的发病率大大上升。因心血管疾病具有病情隐蔽，突发性强，危险性高的特点[1]，故对高危人群进行日常监测，远程诊断，对异常情况尽早发现并予以治疗是一种行之有效的办法。传统的心电监护设备价格昂贵，体型笨重，难以实现日常监护。现虽有一些手持式心电监测设备[2，3]，但功

4、能较少，不能连续监测及远程数据传输，且普遍不满足可穿戴的要求。因此，对于能够连续监测患者心脏状况，同时不限制患者活动空间的穿戴式心电监护设备的研究十分必要。　　1总体设计　　由于现有设备不足，本文设计制作了一套基于STM32与Android系统的远程心电监测分析系统。首先由单导联电极采集心电信号，经由AD8232为核心的调理电路进行放大和模拟滤波；再由以STM32F103C8T6芯片为核心的数据处理模块进行A/D转换，并通过数字滤波器进行工频陷波处理和高通滤波处理优化信号后，由蓝牙串口发送至Android客户端；之后由Andro

5、id端程序对数据进行分析，绘制波形，对异常情况进行提醒报警，同时也作为系统的数据中继，通过设置远程PC对应的IP端口，将数据通过建立的TCP连接发送给PC端程序供专业人员查看与分析；PC端程序具有心率计算、频谱分析、波形绘制、数据存储等功能，且支持多用户连接。系统总体框架如图1所示，其中心电采集与调理电路、信号处理及发送电路为下位机部分，Android客户端、远程PC端为上位机部分。　　2系统硬件设计为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行

6、安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　系统硬件设计由心电调理电路与信号处理发送电路构成，作为ECG信号采集和处理的核心，为后端提供纯净的数字化心电信息。下位机硬件整体大小控制在cm×5cm×cm之内，通过聚合物锂电池供电，制成腕带式装置供佩戴使用。　　心电采集与调理电路的设计　　心电采集与调理电路部分需将频率为～100Hz，幅值约1

7、mV的心电信号进行滤波提取并放大约1000倍。故采用ADI公司推出的用于生物电测量的AD8232芯片；其在4mm×4mm的范围内集成了仪表放大器、增益放大器、右腿驱动电路等[4]。相较由分立元器件组成的采集电路更节省空间与功耗。　　AD8232内置的仪表放大器可�⒉杉�信号放大100倍并对近直流信号进行滤波[5]。仪表放大器原理如图2所示。　　芯片内置双极点高通滤波器，原理如图3所示。滤波器截止频率应设为Hz。参考公式，可取R1=R2=10MΩ，C1=C2=330nF。　　　　AD8232提供了一个非专用运算放大器，用于低通滤波

8、及额外增益，其低通滤波器原理如图4所示。滤波器截止频率设为100Hz，增益为10。参考公式、，可取R1=R2=160kΩ、R3=MΩ、R4=MΩ；C1=C2=10nF。　　　　信号处理电路的设计　　信号处理电路部分采用ARM为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖