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1、便携式心电信号采集电路设计携式心电信号采集电路设计陈听钟云鹏杨月婷(装甲兵工程学院控制系光电室北京100072)己口1口年I己月第2g卷第1己期一_摘要:本文主要设计了心电信号采集电路模块，具有成本低，使用简单，数字化的特点,可以用于各种便携式心电设备以及用于社区医院，家庭的心电仪器.其组成有前置放人器，高通滤波器，低通滤波器，陷波滤波器，主放大器，程控增益放大器，A/D转换器，单片机，串行接口等电路.关键词:心电;仪表放大器;滤波器;程控增益放大器;数字滤波屮图分类号:TM930文献标识码:AThedesignofECGsignalprocessinganda
2、cquisitioncircuitChenXinZhongYunpengYangYueting(Opto—Electronicstaffroom,DepartmentofControlEngineering,ArmoredForceEngineeringlnstitute.Beijing100072China)Abstract:ThisarticleisdesignedECGacquisitioncircuitmodule,andhasfeaturesoflowcost5easytouse.digitahSOitcanbeusedforavarietyofpor
3、tableECGdevicesandECGequipmentinthecommunityhospitalaswellasthefamily.Thecompositionofthemoduleispre一amplifier,high一passfilterjowpassfilter,notchfilter5mainamplifier5programmablegainamplifier,A/Dconverter,microcontrol1er,serialinterfacecircuit.Keywords:ECG;instrumentamplifier;program
4、mablegainampIifier;digitalfilter0引言我国心血管发病率较高，很多病人去医院检查心电，路途劳累，费时，费事，检查时的精神与身体状况和平时自然状态不一样，检查的时间又短暂，使准确性降低，医生也很劳累.如在家庭中能进行心电检查或监护就可避免以上问题，现在绝大多数心电图机的体积，成木，操作性，少有适合家用的.为此，设计了一种小体积，廉价，高性能的心电采集电路，可以用它设计适合家用，操作简单,性价比高的便携心电图机.1心电信号的参数特征心电信号是一种低频微弱双极性信号,主要成分集中在0.05〜100Hz,幅度为1OV〜4mV,典型值为lmV
5、,信号源阻抗一般高达儿千欧〜儿十千欧.通常还混有其他生物电信号，有体外5OHzI频的干扰，仪器内部噪声和仪器周围电场，磁场，电磁场的干扰等，使得心电信号噪声背景较强,为采集和测量带来了难度.放大器的温漂，皮肤电阻的变化，呼吸和人体运动，都会造成心电波形信号在某条水平线上缓慢地上下移动的”基线漂移”现象.这些低频噪声主要集中于0.03〜2Hz.但是，心电信号屮的ST段和Q波频率分量集屮于0.05〜2Hz,与上述低频噪声分量很接近•因此，不可简单地把高通截止频率定为2Hz,否则将使心电信号的波形出现较大失真］.2电路系统原理与组成图1所示是心电信号采集电路的系统框图
6、，图中心电信号是用心电电极拾取的,送入前置放大器初步放大;输岀的'右腿驱动'作用于患者右腿上，用于消除心电信号中的共模信号;输出的'屏蔽驱动'接到心电信号电缆的屏蔽层上，使屏蔽层电位追随其中信号线的电位，消除两者之间分布电容的影响,使输入信号不失真.网懂惆警1•面作者简介:陈昕,副教授，主要研究方向为军用观瞄仪器,武器装备测试，电子技术应用，开关电源.62一屮国科技核心期刊己口1口年1己月■■—一第己g卷第1己期滤波电路滤除低频，高频,50Hz32频干扰信号，提取有用的心电信号成分•由于心电信号数值小，动态范围大，个体差异大，放大电路具有较大增益值，并且可程控增
7、益，使大小信号都能够放大到接近A/D转换器的量程值，保证数据较多的有效位数,保证后续数据处理的质量.在单片机控制下,采得较高精度，采样速率的心电数据，对数据进行数字滤波计算，进一步滤除50Hz干扰后，最后经通讯接口传输出去;或由单片机再深入处理数据，直接控制智能屏显示心电波形,及参数在屏幕上显示出来.使用中，由于电极脱落，呼吸等干扰原因，使采集的数据连续长时间偏离较大值，心电信号被淹没了，或上下低频漂移;在影响原因消失后，白然回零的时间太长,为避免等待，此吋，单片机发岀冋零控制信号到高通滤波电路，±300mV,比心电信号幅值大几百倍;又有肌电，呼吸,50Hz工频
8、的干扰•因此，前置放大器
