低功耗心电监测仪设计
便携式心电Holter的设计
目录第1章绪论 (1)研究背景 (1)设计任务 (1)论文内容安排 (2)本章小结 (2)第2章ECG Holter的原理 (3)ECG的介绍 (3)2.1.1 ECG的产生机理及意义 (3)2.1.2 ECG信号的特点 (3)导联系统 (4)2.2.1 导联的定义 (4)2.2.2 十二导联系统的推导方法 (4)ECG Holter系统的构造 (5)本章小结 (7)第3章系统的总体设计 (9)系统结构总揽 (9)模块功能简述 (9)本章小结 (10)第4章模拟电路的设计 (11)模拟电路框图 (11)放大器的选取 (11)电路分析与计算机仿真 (16)4.3.1 高频滤波网络 (16)4.3.2 前置放大电路 (17)4.3.3 右腿驱动电路 (18)4.3.4 高通滤波电路 (19)4.3.5 低通滤波电路 (21)4.3.6 陷波电路 (22)4.3.7 主放大器 (25)4.3.8 滤波放大电路的总体仿真 (25)4.3.9 QRS检测电路 (28)实物电路调试 (30)本章小结 (33)第5章数字电路的设计 (34)数字电路框图 (34)器件的介绍及应用 (34)5.2.1 CY7C68013A (34)5.2.2 SD卡 (35)5.2.3 LCD模块 (37)5.2.4 E2PROM (37)5.2.5 实时时钟 (38)5.2.6 A/D转换器 (38)5.2.7 按钮模块 (39)5.2.8 数字系统原理图 (39)本章小结 (40)第6章电源管理电路的设计 (41)电源管理芯片的介绍及应用 (41)电源芯片的测试 (41)系统功耗的计算 (42)本章小结 (42)第7章系统软件的设计 (43)软件流程图的简介 (43)本章小结 (44)第8章结论 (45)系统性能评价 (45)工作展望 (45)本章小结 (46)致谢 (47)参考文献 (48)（美）Charles Kitchin, Lew Counts著，冯新强等译. 仪表放大器应用工程师指南（第二版）[M]. Analog Devices ,Inc. 2005，Technical Reference Manual Version , 2005, Devices产品数据手册，产品数据手册，Semiconductor产品数据手册，产品数据手册，产品数据手册，附录一模拟电路原理图 (48)附录二数字电路原理图 (49)摘要要在不影响病人日常活动的情况下，检测心律失常病人偶发性的病变ECG波形，必须依靠能储存大容量数据的便携式动态心电监护仪（ECG Holter）。
低功耗便携式心电记录仪的设计
低功耗便携式心电记录仪的设计Design of a Portable and Low Energy Consuming Electrocardiograph 安阳大学 (河南安阳455000) 刘爱琴 梁为民 张爱玲 【摘 要】 主要阐述了低功耗便携式心电记录仪的设计方法,着重介绍了便携式心电记录仪中单片机和存储器的低功耗运行以及低功耗应用系统在软件设计时应采取的措施。
关键词:低功耗,便携式,心电记录仪【Abstract】 This article aims at the design of the portable and low energy consuming electrocar diogr aph.It sets forth the measures for desig ning the lo w energy consumingoper ation o f the chip m icrocom puter and its memo ry,and the measures in desig ning theso ft-w are in the low energ y consuming sy stem.Keywords:low energy-consuming,portable,electrocardiograph1 引 言便携式心电记录仪能够随身携带,对心脏病的早期诊断起着重要作用。
便携式心电记录仪要求能够捕捉偶发的异常心电信号并用声或光的形式指示出来,并要求体积小,功耗低。
本文介绍的便携式心电记录仪,是以单片机为核心以系统功耗低作为主要性能指标的一种仪表系统。
2 便携式心电记录仪系统特点便携式心电记录仪具有体积小、重量轻,便于携带、功耗低等特点,因此,在系统设计时,应尽量选用功耗低、集成度高的器件。
由于便携式心电记录仪的设计是在满足功能要求的基础上,以降低系统功耗为主要目的,因此,首先谈一下便携式心电记录仪系统设计原则:(1)通常选用CM OS集成电路:CM OS电路具有微功耗、抗干扰能力强、工作温度范围宽等特点,广泛用于低功耗系统。
新型便携式心电监测仪的设计原理
新型便携式心电监测仪的设计原理一、绪论心血管疾病是目前对人类危害最大的一种疾病，而心电图是检查、诊断和预防该类疾病的主要手段和依据。
由于传统的基于PC机平台的心电监护仪，价格昂贵，体积庞大，不便于移动且主要集中在大医院，而无法实时监护患者的病情，给医生和病人带来了很大的不便。
近年来，随着嵌入式和网络通讯技术的飞速发展，我们研制出一种基于ARM7处理器的新型嵌入式心电监护仪，它采用Samsung公司的一款ARM7TDMI核的RISC的32位高速处理器S3C44B0X,具有成本低、体积小、可靠性高、操作简单等优点，适用于个人、中小医院和社区医疗单位，为家庭保健（HHC）和远程医疗（Telem edicine）等新兴的医疗途径提供良好的帮助与支持。
二、系统的工作原理图一新型嵌入式心电监护仪的系统结构框图心电信号通过专用电极从人的左右臂采集到后，送入信号调理电路，先经过前置放大器初步放大，经高通滤波滤除直流信号及低频基线干扰后，由后级放大器放大，再经滤波器进一步滤除50HZ的工频干扰，经低通滤波器后得到符合要求的心电信号，由模拟信号输入端送入ADC，进行高精度的A/D转换。
为了更好的抑制干扰信号和防止导联松动及脱落，我们在电路中还引入了右腿驱动电路和导联脱落检测电路。
系统控制核心采用Samsung公司的S3C44BOX,液晶显示屏（LCD）建立良好的人机交互界面，采集到的信号可以通过LCD实时显示和回放，数据通过因特网基于TCP/ IP(传输控制协议、网际协议) 顺序可靠地传输数据到心电监护中心,为医护人员及时准确的诊断提供参考。
嵌入式实时操作系统采用现在流行的uClinx,管理协调各模块工作，为系统可靠的运行提供保证。
三、系统硬件模块设计3．1、信号调理电路信号调理电路主要包括：放大器、带通滤波器、陷波器等。
图二心电前置放大电路人体心电信号属于强噪声背景下的低频微弱信号，一般只有0.05-5mV,频谱范围为：0.05-100HZ,心电信号正常输出时其幅值约为1mV,而A/D转换器的输入电平要求到达1V左右，即心电放大倍数约为1000倍，由于肌电干扰可能造成前置放大器静态工作点的偏移，甚至截至饱和，所以前置放大器的增益不能太大。
便携式低功耗可穿戴心率血氧监测系统的设计
便携式低功耗可穿戴心率血氧监测系统的设计作者：吴全玉贾恩祥戴飞杰张文悉王烨刘晓杰来源：《江苏理工学院学报》2020年第04期摘要：心率、血氧和体温都是人体重要的生理信息，设计出体积小和便携式的系统测量装置，将会有较大的社会和临床经济效益。
尝试以STM32F103C8T6为控制器，设计一种便携监测设备。
通过MAX30102、GY-MCU90615模块采集心率血氧及体温数据，经蓝牙模块将数据发送到Android智能机解析显示，实现了基于Android系统的心率、血氧、体温监测系统。
经测试验证，该采集系统工作稳定可靠。
关键词：心率血氧检测; 体温检测; STM32F103C8T6; Android;蓝牙通讯中图分类号：R318.04;TN929.53 文献标识码：A 文章编号：2095-7394（2020）04-0053-09心率和血氧饱和度是人体重要的生理指标[1]，反映了人体的健康状况。
随着信息技术的发展，智能健康佩戴设备普及度大幅提升[2-5]。
薛俊伟等人设计了一种基于蓝牙低功耗技术的可穿戴血氧饱和度监测设备，能够连续检测人体血氧饱和度和脉率[6]，具有低功耗和可穿戴等特点，但是当模拟仪输出血氧饱和度低于75%时，设备的检测精度受到影响。
张政丰等人针对现有可穿戴设备的心率检测方法进行了研究，发现不同活动状态下人体的心率变化很大，但是没有给出相应的App程序进行实时的检测[7]。
徐盼盼等人介绍了一种基于TI公司 AFE4400集成芯片的血氧模拟采集电路，他们的研究主要是简化了电路设计、降低了系统功耗和减小了电路尺寸，提高硬件的便携性，但在整个系统网络操作开发方面略显不足[8]。
随着网络云平台技术的发展，一些具有检测人体生理参数功能的产品也在向可穿戴和网络实时监测等方向发展。
如小米公司的可穿戴产品“小米手环”，可以提供高精准的心率、睡眠质量监测;国内一些厂家生产的低成本指夹仪，可以进行血氧饱和度和心率的检测，并通过OLED屏显示数据。
六导联低功耗心电图仪前端电路设计
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六导联低功耗心电图仪前端电路设计:字键关 :字键关耗功低,波滤,大放,号信电心:字键关 :字键关 .准标家国合符统系此,示显果结试测,试测行进能性的路电对们我,准标关相的定制仪电心对家国据根.形波电心的析分床临于用可了到得块模波滤个四和块模大放个三过通统系.路电噪除,大放号信小的出计设 :要摘 :要摘点特个两这的号信电心对针是就统系本.大较扰干,弱微号信于在点特要主号信电心:要摘 :要摘 ) 京南,院学程工学医与学科物生学大南东( 群兴赵:师教导指婷婷柏,迪唐,青培张,级2005 210096Design of Six-lead and low-power ECG Pre-circuitZhang Pei-qing Tang Di Bai Tingting Zhao Xingqun( School of Biological science and medical Eng. , Southeast Univ. , Nanjing 210096 , China)Abstract: The main characteristics of the ECG signal are weak and great interference. Our system is aimed at both the ECG characteristics of the small signal amplification and the exception of circuit noise. Through the amplification system, we get the ECG waveform which can be used for clinical analysis. According to the state's electrocardiogram instrument developed by the relevant standard, we tested the performance of the circuit, the results show that our system satisfies national standards. Key Word: ECG, amplification, filtering, low-power1 作品简介1.1 项目介绍该项目是一个心电仪前端模拟电路,用于采集并放大人体心电信号,放大后的信号具有低失真,低干扰的特点.同时,系统可以多导联切换,进行多路信号采集.整个系统采用正负2.5V 供电,功耗极低,正常工作电流不到 10mA,可以采用干电池供电.计设路电端前仪图电心耗功低联导六1,,学大南东1.2设计目标系统的基本功能为实现六导联心电信号的测量,因此电路主要分为两个模块:输入电路,信号放大电路. 1.2.1. 输入电路主要功能:在六个导联间进行切换.导联是记录心电图时电极在人体体表的放置位置及电极与放大器的连接方式. 本系统采用的六导联包括三个标准导联和三个加压单极肢体导联构成.1.2.2. 信号放大电路主要实现心电信号的放大和滤波. 该电路由三个放大模块和四个滤波模块组成.三个放大模块将信号放大 1000 倍左右,滤波模块滤除功频干扰,高频噪声.系统应性能尽量满足国家制定的心电图机相关标准.最终预期得到可用于临床分析的心电信号:即得到的信号具备标准心电的特征.1.3性能指标国家对心电仪主要参数的规定如表 1_1, 预计设计系统达到国家规定的标准. 表 1_1 输入阻抗输入回路电流噪声水平心电仪主要参数单端输入阻抗不小于 2.5M . 各输入回路电流不大于 0.1μA. 折算到输入端的噪声应小于 35μV. 幅度频率特性:以 10Hz 为基准,1Hz~75Hz (-3.0dB~+4.0dB) 频率特性抗干扰能力共模抑制比:KCMR>60dB 以上. 50Hz 干扰抑制滤波器:≥20dB22.1方案设计方案设计系统结构2计设路电端前仪图电心耗功低联导六学大南东2.2系统分析心电信号是典型的小信号,所以心电仪的前端电路实现的是一个高精度放大,滤波器的功能.同时,由于心电信号是通过测量皮肤表面的电位获得的,所以会存在很多干扰.实现这个系统,就必须解决其面对的各种干扰问题. 表 2_1 主要干扰心电信号中的干扰及对策解决方案屏蔽驱动电路 50Hz 工频干扰芯片电源供电等引入 50Hz 陷波电路电极噪声金属界面上产生极化电压人体接上电极导线就会起到无线电波及高收信天线的作用, 接收无线电频设备和干扰波以及高频设备来的电磁波采用平均技术减少其影响, 被测信号往往非常微弱, 电子器件噪声因此电子器件的噪声影响大合理设计前置放大器电路选择低噪声器件, 增加低通滤波电路增加隔直电容或高通网络产生原因计设路电端前仪图电心耗功低联导六构结体总统系 1_2 图学大南东32.3器材选择表 2_2 器件类别仪表放大器器件型号* 数量 AD620 OPA691 OPA2335*4 LT1117-25 MAX4051*2 MAX828 系统使用芯片器件用途前置放大右腿驱动缓冲放大,滤波,后级放大降低电压通道选择反向电压输入电流小低功耗,高精度能够得到稳定 2.5V 电压选择理由所用主要器件电流放大器双运放稳压管模拟开关反向器33.1系统设计系统设计输入电路心电图系统硬件的输入电路包括缓冲电路,导联选择电路,屏蔽驱动电路和威尔逊电阻网络,其功能是为信号放大电路提供各导联信号.3.1.1 Wilson 电阻网络威尔逊网络是由 9 个电阻组成的平衡电阻网络,6 个 20k 电阻组成三角形连接,3 个 30k 电阻组成星形连接 .威尔逊网络结构如图 3_1 所示.]1[威尔逊网络三个顶点计设路电端前仪图电心耗功低联导六是否 TI 器件否是是是否否络网阻电 nosliW 1_3 图学大南东4网络的三个顶点通过缓冲放大器分别与左臂(LA),右臂(RA),左腿(LL) 电极相连,三角形各边的中点是加压肢体导联的参考点,星形的中点(WCT)是威尔逊网络的中心点. 本系统通过威尔逊网络得到 6 个肢体导联信号.3.1.2 屏蔽驱动电路获取心电信号的电极与电路的缓冲放大器之间是由一条长约 1.5m 的导联线(多股带屏蔽层的电缆)相连接.导联线的输入线线心与屏蔽层之间存在着一定数量的分布电容(大约每米 100pF), 为消除干扰, 均将屏蔽层良好接地. 在频率为 50Hz 时,屏蔽层分布电容(约 200pF)的容抗可达几兆欧,与前置放大器的输入阻抗差不多,由于两者并联,就降低了信号放大电路的输入阻抗.同时由于各股心线的屏蔽电容值不完全相同,又造成前置放大器两端的输入阻抗不平衡,导致电路的共模抑制比下降. TI 器件 OPA2335 屏蔽驱动电路如图 3_2 所示.此时屏蔽地即是信号地.屏蔽驱动电路可以消除屏蔽分布电容的影响,因为它实际上是一个电压跟随器,输入阻抗很高 . 它的同相输入端接威尔逊网络的中心点, 即信号地, 而输出端接屏蔽地. 这样既保证了屏蔽层的地与信号地之间是等电位,又可以将屏蔽地与信号地隔离开来,保持了输入电路的高输入阻抗.]2[3.2电源电路电源电路如图 3_3 所示, 由于系统的低功耗特性, 提供给所有芯片的供电必5计设路电端前仪图电心耗功低联导六路电动驱蔽屏 2_3 图学大南东须是标准正负 2.5V 电压. 在本设计中我们采用的方案是将输入电压通过 7805 进行稳压后输入 1117-25 芯片,从而得到标准 2.5V 电压.再通过 MAX828 芯片将 2.5V 电压转换成负 2.5V 电压. 我们在每个电源的输入输出端都对地接了两个电容, 大电容作为电路的蓄能电容,减小自激振荡,小电容则旁路掉该器件的高频噪声. TI 器件 LT1117253.3信号放大电路及设计参数信号放大电路及设计参数放大电路心电信号放大电路将输入电路选择的心电信号进行处理并放大, 主要包括前置放大电路,滤波电路和主放大电路三个部分.3.3.1前置放大电路在生物电信号采集电路中,前置放大一般采用仪表放大器[3],主要有共模抑制比高,输入阻抗大,精度高,漂移小等原因.本设计使用的是 ADI 公司的 AD620,如图 3_4 所示右腿驱动电路由运放 U5 和电阻电容构成, 由对称电阻 R6 和 R7 取出人体共模电压,经 AD705 运算放大器组成反相驱动放大器施加给人体的右腿, 抵消共模干扰.电容器 C13 的值要做适当选择以维持右腿驱动电路稳定性. 限流电阻 R11=1M ,取值较大,限制电流为毫安级的水平,增加了安全保护性能,防止病人受到可能的伤害.此外,较低的偏置电流和电流噪声,以及较低的电压噪声改善了 AD620 的动态范围,从而得到了更好的放大性能.计设路电端前仪图电心耗功低联导六路电源电 3_3 图学大南东6前置放大电路增益理论值:A = 1+ 49.4k ≈2 ( R6 + R7 ) // R83.3.2滤波电路[4] 滤波电路由两个 RC 高通网络,80Hz 低通电路和 50Hz 陷波电路构成, 如图 3_3 所示.TI 器件 OPA23357分部动驱腿右分部动驱腿右分部动驱腿右分部动驱腿右计设路电端前仪图电心耗功低联导六TI 器件 OPA691路电大放置前 4_3 图学大南东号信模差入输号信模差入输号信模差入输号信模差入输高通电路 3dB 截止频率理论值: f =低通电路 3dB 截止频率理论值: f =陷波电路中心频率理论值: f =3.3.3后级放大电路后级放大电路,即主放大电路,由两个单运放直接耦合构成,由于放大器采用正负 2.5V 供电,输出电压必须在该范围内,所以放大倍数不能选择过大, 本设计中每级增益为 20.为了使输出波形尽量平滑并且消除自激振荡,我们在每个负反馈端接了 0.033uF 的自举电容.R R 放大倍数理论值: A = 26 × 28 = 400 R R 14 164 性能测试与分析4.1 系统测试方法4.2.1 输入阻抗输入阻抗采用间接法测量.在输入端串联一个测试电阻,输入 1V 交流电压,使用交流毫伏表精确测定测试电阻上的电压,间接计算出电路的输入阻抗. 4.2.2 噪声水平在示波器上观察波形,读出波形中毛刺的电压值,按照放大倍数,换算成输入端电压值. 4.2.3 频率特性使用函数发生器,发出各种频率的正弦波,分别测出输入端和输出端的 8线曲频幅电压值,根据测试结果制表并绘出电路在 0~200Hz 之间的计设路电端前仪图电心耗功低联导六路电波滤 5_3 图1 ≈ 0.3Hz 2πR9 C 22 1 ≈ 80 Hz 2πR18 C 23 1 ≈ 50 Hz 2πR21C 20学大南东.4.2.4 抗干扰能力1, 共模抑制比先输入 1V 共模信号,测试共模增益. 再输入 2mV 差模信号,测试差模增益.2, 50Hz 滤波输入 50Hz,1V 正弦信号,测量其增益.4.2作品测试性能数据4.2.1 输入阻抗由于电压太低,无法精确测量[5].根据电路设计以及最终输出波形可以估测输入阻抗必然大于 5MΩ.大于国家规定的 2.5MΩ.4.2.2 噪声水平噪声电压放大倍数输入端噪声25mV小于国家对心电图机规定的 35V 输入端噪声.4.2.3 频率特性系统幅频特性如图 4_1 所示.由于心电信号主要频率位于 0.5~25Hz 之91列系zH/率频号信 021 011 001 09 08 07 06 05 04 03 02 01 0计设路电端前仪图电心耗功低联导六800 31μV线曲频幅统系 1_4 图线曲频幅统系学大南东0 002 004系统 006增 008益 0001 倍 0021/ 0041 0061间,并主要集中在 10Hz 左右,50Hz 处有一个低谷,可滤除工频干扰.故频率响应满足心电信号检测要求.4.2.4 抗干扰能力1, 共模抑制比输入电压差模信号共模信号输出电压放大倍数共模抑制比5mV 1V高于国家规定的 60dB.2, 50Hz 滤波输入电压输出电压放大倍数最大放大倍数衰减8mV0.28V基本符合国家规定的 20dB 衰减. 综合而言,电路的大部分符合了国家标准(仅 0Hz 滤波衰减略小于国家标准) ,电路设计基本完成了预计目标.55.1设计总结与展望设计总结与展望设计总结根据测试报告, 最终得到的系统参数基本符合国家对心电图机的规定,达到了预期的设计要求.将人体接入电路后得到波形良好,可用于临床分析,各测试波形见附录.5.2系统展望我们设计的是一个高性能的心电仪前端电路, 如果将此电路与 FPGA 或嵌入式系统结合起来,由于此电路的低功耗特性,可以制成一个便携式心电仪,走入人们的日常生活中.计设路电端前仪图电心耗功低联导六2.6V 118mV 1300 倍 81dB 2/17 倍 35 倍 1300 倍 15dB10学大南东)联导 (图电心联导六第aVF)联导 (图电心联导五第aVL)联导(图电心联导四第)联导 ( 图电心联导三第III)联导 (图电心联导二第II)联导 ( 图电心联导一第I期第年12期六第年 ,术技量计,析分量测抗阻人输机图电,生道叶 ,备装生卫疗医,路电波滤的集采号信电心于用种一,等锋徐,锋海吴 ,产与术技用两民军,究研路电大放置前电心,东卫王,舒张期第备装疗医,析分路电殊特机图电心,义元雷计设的路电择选及制控联导图电心,钢剑王,威王 :献文考参计设路电端前仪图电心耗功低联导六2OO4 1993 5 2007.5学大南东附录 1:各导联测试波形[1] [2] [3] [4] [5]11aVR2003附录 2:电路实物图OPA2335计设路电端前仪图电心耗功低联导六OPA691 OPA2335 LT111712学大南东1。
一种低功耗心电信号发生器的设计
ｆ 乜 源 块 ， 为 系 统 提 供 ＋ ５ Ｖ、一 ５ Ｖ、 ＋ ３ ３ Ｖ电¨ ｉ 系统 使Ｉ ］ ｊ 两 １ ７ ３ ７ Ｖ的 ｆ 电 池 串 联供 电； 使川 ｔ Ｌ Ｍ３ １ ７稳 芯 片 将 输 入 电 』 ｔ 稳 压 为＋ ５ ｖ输 ¨ ｊ ，使川 Ｔ Ｐ Ｓ ６ ０ ４ ０ ０芯 片 把 ＋ ５ Ｖ 转换 为 一 ５ Ｖ输 ｉ ｛ Ｊ 使ｊ ｛ Ｊ Ｌ Ｍ１ Ｉ １ ７ － ３ ． ３将 ＋ ５ Ｖ 转 化为 ＋ ３ ． ３ Ｖ 输 … 。＋ ５ Ｖ 供给 运 放 和 ＤＡ Ｃ，一 ５ Ｖ ｆ ｊ ｝ 给 运 放 ，＋ ３ ３ Ｖ 供 给 Ｊ １ ｆ Ｊ Ｌ 。 ， Ｊ 按 键 模块 ，系统 输 ｆ ＿ ｝ ｛ 信 心 率 使 ３他 数 码 管 ÷ ； 使 用 组 按 键 （ Ｓ１ 、Ｓ ２ 、 ｓ ３ ） 设 鬣 心 棼：Ｓ１为 『 Ｊ 【 Ｊ １ 键 ，ｓ ２为 减 １ 键， ｓ ３为 确 认 键 ， １ Ｊ ｔ Ｊ Ｓ１ 和 Ｓ ２设 置 好 心 率 Ｉ １ ， ｒ ， 需按 卜 确认键 Ｓ ３ 。 数 模 转 换 模 块 ， 使 川 阿 片 ＤＡ Ｃ０ ８ ３ ２将 标 准 心 电 数据 转 化 为 模拟 信 ｊ 输ｉ ｎ，分 别 模 拟 人 体／ 心 电信 。 衰减 电路模 块 ，为 了模拟 人体 商 ｌ 『 ｌ 抗、
电子技术 ・ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
一
种低 功耗心 电信号发生器的设计
文／ 杨 畅趔 志 尧 商 』
为 了提 高 医 院 临 床 工 程 师 维 修 心 电 监 护 设 备 的 效 率 、 保 证 心 电监 护 设 备 － 临床 诊 断 的 准 确 性 ， 增 加 临床 教 学过程 的 生动 性：设 计 开 发 了 一 款 低 功 耗 心 电 信 号 发 生 器 。 本设 计 以 Ｔ Ｉ 公 司新 一 代 超 低 功 耗 单 片机 Ｍ Ｓ Ｐ ４ ３ ０ Ｆ ５ ５ ２ ９为 系 统 主 控 芯 片 ， 使 用 其 对 标 住心 电 数据 进 行 存 储、编 码： 通过 双路 数模 转换 器 （ Ｄ Ａ ｃ） 实现 对 人 体 标 ； 住心 电 信 号 的 模 拟 输 出。 系 统 以 双 导 联 形 式 输 出 心 电 信 号 ， 心 率 可调 范 围为 ３ ０～ ｌ ８ ０ ｂ ｐ ｍ ， 心 率 步进 间隔 为 １ ｂ ｐ ｍ 信 号 幅 度 小 于
一种心率检测仪的低功耗与抗静电设计
一种心率检测仪的低功耗与抗静电设计秦丽平;刘梦星;连仁菊;江锋;江河;叶树明【期刊名称】《中国医疗设备》【年(卷),期】2018(033)002【摘要】目的研究并开发一种无创且连续的心率检测仪产品,以用于心血管病患者的日常监护.方法利用铺设在座椅上的压电薄膜传感器来提取人体腿部血管的搏动信号,从而推算心率值.采用STM32F411作为核心运算和控制单元实现低功耗程序设计,运用瞬态保护器件与嵌入式软件监控单元来全方位抑制静电放电所造成的干扰.结果在3种工作模式下,设备具有出色的能耗表现,且静电抗扰度满足YY 0505-2012标准的要求.结论该检测仪使用便捷,功耗超低,安全稳定,为家用心脏监护提供了一个实际可靠的解决方案.【总页数】4页(P56-59)【作者】秦丽平;刘梦星;连仁菊;江锋;江河;叶树明【作者单位】浙江省医疗器械检验院,浙江杭州 310018;浙江大学生物医学工程与仪器科学学院,浙江杭州 310027;浙江省心脑血管检测技术与药效评价重点实验室,浙江杭州 310027;浙江省龙泉市剑池街道社区卫生服务中心,浙江龙泉 323700;浙江大学生物医学工程与仪器科学学院,浙江杭州 310027;浙江大学生物医学工程与仪器科学学院,浙江杭州 310027;浙江大学生物医学工程与仪器科学学院,浙江杭州 310027【正文语种】中文【中图分类】TH776【相关文献】1.一种低功耗本安型H2S检测仪设计 [J], 诸葛云;王晓荣;程明霄;蔡亮;周凯2.一种新型低功耗便携式核辐射检测仪 [J], 张明虎;金良安;王孝通;杨常清;白雪莲3.低功耗心率检测仪设计 [J], 杨越4.一种无线便携式心率血氧检测仪的设计 [J], 杨森杰;林锦锋;马凯创;邱斌5.一种低功耗自校准气体检测仪的设计 [J], 金广锋;马鹏阁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
简易心电信号测试仪设计
解放军理工大学本科毕业设计论文简易心电信号测试仪姓名： 甘 兴 队别： 学员旅五队 专业： 电子工程指导教员： 徐志军职 称： 教 授解放军理工大学训练部制表二〇一一 年 六 月内部资料注意保存目录1．课题背景 (3)2．课题完成功能 (3)3．系统硬件设计 (4)3.1 主芯片的选择 (4)3.2 硬件电路设计 (5)3.2.1输入回路噪声抑制设计............................................错误！未定义书签。
3.2.2前置放大模块................................................................错误！未定义书签。
3.2.3后置放大模块................................................................错误！未定义书签。
3.2.4滤波网络模块................................................................错误！未定义书签。
3.2.5数字化存储与回放电路............................................错误！未定义书签。
3.3 PCB绘制 (8)4．系统软件设计 (8)5．系统实测结果 (8)5.1 测试参数表格..................................................................... 错误！未定义书签。
5.2 测试波形 ............................................................................... 错误！未定义书签。
6. 结束语 (11)设计体会 ........................................................................................... 错误！未定义书签。
一种可穿戴动态心电记录仪的低功耗设计
一种可穿戴动态心电记录仪的低功耗设计郑骏;楼理纲;毛斌;冯靖祎【摘要】本文介绍了一种以MSP430F5342处理器为核心的可穿戴动态心电记录仪的功耗设计方案，解决动态心电图工作时间不长的核心问题。
该研究通过对比芯片功耗，优选了MSP430F5系列芯片组及MSP430 MCU时钟系统，并从软件上由程序进行节能控制。
该系统大部分时间处于低功耗工作模式下，可以实现选择性关断不用的耗电模块。
3组电量试验结果表明，容量仅仅为185 mAh的超小型锂电池也能使其待机时间达到140 d，而持续工作时间可以达到7 d。
由于该设备采用的电池容量超小，所以它的总体体积非常小，从而非常适合随身携带。
其工作时间长，因此该款记录器的低功耗设计是成功的。
%This paper introduces a power consumption design of wearable dynamic electrocardiograph (ECG) recorder with the core processor MSP430F5342 to solve the problem that working time of dynamic ECG recorder is not long. By comparing the power consumption of the chip, the MSP430F5 series chipset and the MSP430 MCU clock system are chosen, and the program of the software is used to conduct energy saving control. The low-power design can selectively shut off unused modules, which makes it possible to work in a low-power operating mode most of the time. 3 groups of power test results show that even a small lithium battery of 185 mAh can make its standby time last for 140 d, and the continuous working time can reach 7 d. Because the device uses ultra-small battery capacity, so the recorder has a small size, which makes it suitable to carry and can work for a long time. The low power design of the recorder is successful.【期刊名称】《中国医疗设备》【年(卷),期】2016(031)012【总页数】3页(P113-115)【关键词】便携;低功耗;可穿戴动态心电记录仪;处理器;锂电池【作者】郑骏;楼理纲;毛斌;冯靖祎【作者单位】浙江大学附属第一医院医学工程部，浙江杭州 310006;浙江大学附属第一医院医学工程部，浙江杭州 310006;浙江大学附属第一医院医学工程部，浙江杭州 310006;浙江大学附属第一医院医学工程部，浙江杭州 310006【正文语种】中文【中图分类】TH778随着社会经济的发展，国民生活方式发生了深刻的变化。
毕业设计_心电检测仪
摘要本课题主要设计一个基于Atmega16的家用心电监测仪的研究设计。
根据人体心电信号的特征，设计心电信号采集系统，完成实时心电监测的功能。
本系统通过硬件电路实现了对心电信号实时的采集和处理，并将模拟的心电信号转换成数字信号送入主控单元，从而实现了心电信息的实时显示、存储、打印、报警等功能。
本设计选用具有低功耗的16位单片机Atmega16作为中央处理系统，通过心电传感器，从人体连续取得心电信号，经过专门的信号处理电路进行处理后送入中央处理系统，中央处理系统通过分析、处理，检测出病人的心电信号，并与正常的心电信号比较，对采集的心电信号进行实时分析、检测及记录，并选取大容量Flash存储器对采集处理后的心电信号进行存储。
同时，监测仪带有液晶显示器，能实时显示所检测的心电信号。
当病人出现紧急的心电症状时，其特有的报警功能可以及时的发出报警，便于及时的对病人进行救治。
该系统还可以打印出心电波形供医务人员分析病情时参考，及时准确的采取治疗措施，制定治疗方案。
该监测仪能长期、连续、可靠、稳定的工作，同时还具有体积小、存储容量大、功耗低、实时显示等特点，便于随身携带，使用方便，操作简单。
关键词心电监测心电监测仪心电传感器信号处理电路Title: The design of household ECG monitorAbstractThe topics mainly based Atmega16 household ECG monitor research and design. According to the characteristics of the human ECG, design ECG acquisition system,in real-time ECG monitoring function.This system has realized through the hardware circuit to heart signal real-time gathering and processing, and will simulate the heart signal transforms the digital signal to send in the master control unit, thus has realized the function of heart information's real time display, memory, printing, alarming, etc.This design uses a low-power 16-bit microcontroller Atmega16 as the central processing system, through ECG sensor, from the human body to obtain a continuous ECG signal, by a dedicated signal processing circuit after being fed into the central processing system, the central system analysis, processing to detect the patient's ECG signal, by comparison with a normal ECG, to achieve real-time detection, analysis, selected records, select a high-capacity Flash memory to store the acquisition of the ECG. At the same time, the monitors with a LCD monitor, be able to real-time display ECG signal. When a patient have a emergency ECG symptoms, its unique alarm function can trigger a timely warning and treatment of patients timely. The system can also print out ECG waveform to provide reference for medical personnel, and timely and accurate implementation of therapeutic measures to establish treatment programs. Not only that ,the key of system design make operation simple and faster.The monitor can long-term, continuous, reliable, stable job, and has a small size, large storage capacity, low power consumption, real-time display and other features, easy to carry, easy to use, easy to operate.Keywords ECG monitoring ECG monitor ECG sensor Signal processing circuit目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 本课题提出的意义和目的 (1)1.1.1本课题提出的意义 (1)1.1.2本课题提出的目的 (2)1.2心电监测仪的国内外发展现状 (3)1.3 人体心电信号的特点 (5)1.4 本课题的设计要求及研究内容 (5)1.4.1 本课题的设计要求 (5)1.4.2 本课题的研究内容 (6)第二章整体方案设计 (7)2.1系统整体方案的确定 (7)2.2各模块方案的确定 (7)第三章硬件电路的设计 (10)3.1中央处理系统的设计 (10)3.2信号采集电路的设计 (12)3.2.1心电传感器的设计 (12)3.2.2右腿驱动电路的设计 (13)3.3前置放大电路的设计 (14)3.3.1前置放大电路的要求 (14)3.3.2前置放大器的设计 (15)3.4高通滤波电路的设计 (17)3.5低通滤波电路的设计 (18)3.6 50Hz陷波电路的设计 (19)3.7后置放大电路的设计 (21)3.8 A/D转换电路的设计 (22)3.9打印电路的设计 (25)3.10存储器的设计 (27)3.11显示电路的设计 (28)3.12键盘电路的设计 (29)3.12.1按键开关的抖动问题 (30)3.12.2键盘与单片机的连接 (30)3.13报警电路的设计 (32)3.14稳压电源电路的设计 (32)3.14.1稳压电源的组成 (32)3.14.2电源电路的设计 (33)第四章软件设计 (35)4.1软件设计的要点 (35)4.1.1相邻两个心电波间隔时间的取得 (35)4.1.2瞬时心率值的存储方式 (35)4.1.3心率值的显示方式 (35)4.1.4报警的处理方法 (35)4.1.5打印的波形和数据 (36)4.2系统部分程序设计 (36)4.2.1主程序的设计 (36)4.2.2数据采集子程序的设计 (37)4.2.3数据显示子程序的设计 (38)4.2.4打印子程序的设计 (39)4.2.5存储子程序的设计 (40)结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)第一章绪论1.1本课题提出的意义和目1.1.1本课题提出的意义生物电现象是生命活动的基本属性，它几乎在机体的一切生命过程中都伴随生物电的产生。
一种心率检测仪的低功耗与抗静电设计
一种心率检测仪的低功耗与抗静电设计秦丽平;刘梦星;连仁菊;江锋;江河;叶树明【摘要】目的研究并开发一种无创且连续的心率检测仪产品,以用于心血管病患者的日常监护.方法利用铺设在座椅上的压电薄膜传感器来提取人体腿部血管的搏动信号,从而推算心率值.采用STM32F411作为核心运算和控制单元实现低功耗程序设计,运用瞬态保护器件与嵌入式软件监控单元来全方位抑制静电放电所造成的干扰.结果在3种工作模式下,设备具有出色的能耗表现,且静电抗扰度满足YY 0505-2012标准的要求.结论该检测仪使用便捷,功耗超低,安全稳定,为家用心脏监护提供了一个实际可靠的解决方案.%Objective To develop a noninvasive and continuous heart rate monitoring product, so as to monitor patients with cardiovascular diseases in their daily life. Methods Under the human thighs, the vascular pulsations were acquired to calculate the heart rate value by the piezoelectric film sensor which was placed on an office chair. As a core of operation and control, STM32F411 was used to achieve low power programming. Then, transient protection devices and embedded software monitoring module were designed to resist interference causing by the electrostatic discharge. Results In the three operation modes, the device has excellent performance of energy consumption and the ESD immunity meets the YY 0505-2012 standard requirements. Conclusion This monitor is easy to use, as well as safe, stable and energy-friendly. It provides a reliable and practical solution for cardiac monitoring at home.【期刊名称】《中国医疗设备》【年(卷),期】2018(033)002【总页数】4页(P56-59)【关键词】心率监测;心冲击描记图;低功耗;静电抗扰度;可靠性设计【作者】秦丽平;刘梦星;连仁菊;江锋;江河;叶树明【作者单位】浙江省医疗器械检验院,浙江杭州 310018;浙江大学生物医学工程与仪器科学学院,浙江杭州 310027;浙江省心脑血管检测技术与药效评价重点实验室,浙江杭州 310027;浙江省龙泉市剑池街道社区卫生服务中心,浙江龙泉 323700;浙江大学生物医学工程与仪器科学学院,浙江杭州 310027;浙江大学生物医学工程与仪器科学学院,浙江杭州 310027;浙江大学生物医学工程与仪器科学学院,浙江杭州 310027【正文语种】中文【中图分类】TH776引言随着个人健康意识和经济水平的提高，全球健康产业的消费规模已呈现指数增长的趋势，生物测量与医疗仪器已逐步成为全球经济的支柱型产业之一[1-3]。
便携式心电监测仪设计
便携式心电监测仪设计渠瀛;安钢;安源;刘澜涛【摘要】目的:设计一种低功耗、易使用的便携式心电监测仪.方法:选用MSP430型单片机和AD620型前级放大器,通过A/D转换程序和液晶显示子程序实现心电波形的显示及数据的储存、输入、输出控制等功能.结果:通过连接电极,该便携式心电监测仪能高效记录及显示心电信号图形.结论:该监测仪记录信号方便可靠,能为医疗诊断提供即时有效的数据资料.【期刊名称】《医疗卫生装备》【年(卷),期】2016(037)004【总页数】2页(P47-48)【关键词】便携式;心电监测;心电信号【作者】渠瀛;安钢;安源;刘澜涛【作者单位】110000 沈阳,沈阳市第九十一中学;130021长春,吉林大学基础医学院;110000 沈阳,沈阳市第九十一中学;110000 沈阳,沈阳市第九十一中学【正文语种】中文【中图分类】R318.6;TH772.2心血管疾病是威胁人类健康的重要疾病之一，而心脏病的常规诊断方法是心电监测。
心电监测是通过心电放大设备将连续控制心脏电信号的投影体表电位记录成心电图曲线[1-2]。
随着心脏病患者诊断的需要，只靠医院内的检测仪器已不能满足需求。
因此，急需研制一种低功耗、易使用的便携式心电监测仪，以满足心脏病患者诊断的需要。
本文设计了一种新型的便携式心电监测仪，现介绍如下。
便携式心电监测仪整体设计分为硬件和软件两大部分，实物图如图1所示，设计框图如图2所示。
通过心电检测电极采集人体的体表心电信号，并经过放大电路放大，经过滤波电路消除高频信号的干扰，提取频率在0.05～100Hz的心电信号，再将模拟的心电信号经过A/D转换电路转变成数字信号后存储在数据存储电路中，同时将数字信号显示在图形显示电路的显示屏幕上。
此仪器也可以在心电信号采集完成后，通过数据通信电路与计算机相连，将存储在数据存储电路的心电数字信号输入到计算机中。
1.1 硬件系统设计硬件设计可分为心电检测电路设计（包括放大电路、滤波电路及电平提升电路）和控制存储及接口电路设计（包括单片机的选型、电源模块、键盘、图形用户界面和通信接口电路等）。
便携式心电监护仪的设计
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2）设计合理的有源滤波器，能够进行0.03-100Hz的带通滤 波，抑制50Hz工频信号；
3）适当的增益且可调节，以便处理心电信号幅度波动较 大的情况；
4）低噪声，低飘逸，使微弱且信噪比低的心电信号不被 淹没并避免前置放大器饱和； （2）进行复核数据要求的采集 1）根据MIT的心电数据库，普通的心电数据位数一般在10位 以上，故本系统也满足此要求；
1.2便携式心电监护仪的总体方案 便携式心电监护仪由电源及充电切换电路、医用电极、输 入缓冲及十二通道切换电路、心电信号调节电路（前置放大 电路、高通滤波电路、低通滤波电路、陷波电路、末级放大 器）、ARM9处理器、LED显示器、键盘及报警电路、
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片外存储器、控制逻辑等组成，便携式心电监护仪的组成 框图
通过前一节的阐述可知心电信号是一种典型的体表电信 号，具有生物电信号的普遍特征，如信号源内阻较大、频 率低、背景噪声强且易受外界因素干扰等，为采集和测量 带来了难度。由于本系统需要进行较多的处理与运算，所 以对处理器的数据处理能力和速度有较高的要求。如果选 择速度较快的处理器，则外围设备也要有与之相适应的性 能指标。综合考虑各个方面因素，系统总设计要求如下： （1）对微弱的心电信号进行放大和滤波等必要的信号处 理，包括：
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二、 便携式心电监护仪的数字系统设计
心电信号的数字处理部分需要完成的功能包括：对完成调 整的心电信号进行高分辨率的A/D采样；将数据存储于片上或 者片外的存储介质；与上位机的的通信；心电波形的实时显 示等。满足上述需求的数字系统的CPU要求功能强、功耗低、 开发便利，综合考虑采用Samsung公司的ARM9系列S3C2440A 处理器。 2.1 电路总体结构框架设计
可穿戴式无线低功耗心电记录仪的设计与实现
可穿戴式无线低功耗心电记录仪的设计与实现李淑园;吴水才;宾光宇;宾光宏;蔡宝龙【摘要】This paper introduced the design and implementation of a new wireless low-power electrode-pad ECG (Electrocardiogram) recorder, which mainly consisted of the electrode-pad connection module, ECG front end, main unit, Bluetooth, wireless charging module, lithium battery, stable voltage module and power management module. The low-power ECG capture chip ADS1191and single-chip microcomputer MSP430F2112 constituted the signal capture circuit. The ECG signal was sent through the Bluetooth module to the mobile terminal for displaying and further analysis. The recorder was powered by lithium battery and can be charged through a new wireless charging technology. The wireless Low-power ECG recorder had no external interface and was equipped with the waterproof function. Additionally, this portable and low-power recorder could record one-lead ECG signals for several hours, which should be applied to daily real-time monitoring of ECG signals.%本文阐述了一种新型电极贴式无线低功耗动态心电记录仪的设计与实现过程。
基于EFM32的高精度动态心电记录仪的低功耗设计
基于EFM32的高精度动态心电记录仪的低功耗设计刘梦星;周乐川;陈杭;孙晓;许志【摘要】电池供电的动态心电记录仪是临床诊断和分析突发性与慢性心血管疾病的重要仪器,随着记录时间、体积重量与测量精度要求不断提高,然而系统必须兼具低功耗和高运算性能的特点.针对该矛盾,采用单片24位集成模拟前端ADS1298作为高精度信号采集电路,以32位Cortex-M3内核的新型低功耗微控制器EFM32G880F128为主控芯片,着重研究主频与功耗的关系,并提出软硬件优化措施.实验结果表明:该解决方案能很好地满足记录仪低功耗、微型化和高精度的设计要求.【期刊名称】《中国医疗设备》【年(卷),期】2014(029)003【总页数】5页(P24-27,116)【关键词】动态心电记录仪;电池容量;低功耗;高精度测量;芯片;微处理器【作者】刘梦星;周乐川;陈杭;孙晓;许志【作者单位】浙江大学生物医学工程与仪器科学学院,浙江杭州310027;浙江大学生物医学工程教育部重点实验室,浙江杭州310027;浙江省心脑血管检测技术与药效评价重点实验室,浙江杭州310027;浙江大学生物医学工程与仪器科学学院,浙江杭州310027;浙江大学生物医学工程教育部重点实验室,浙江杭州310027;浙江省心脑血管检测技术与药效评价重点实验室,浙江杭州310027;浙江大学生物医学工程与仪器科学学院,浙江杭州310027;浙江大学生物医学工程教育部重点实验室,浙江杭州310027;浙江省心脑血管检测技术与药效评价重点实验室,浙江杭州310027;中国航天员科研训练中心,北京100094;中国航天员科研训练中心,北京100094【正文语种】中文【中图分类】TH772.+2动态心电（ECG Holter）记录仪已广泛应用于临床突发性和慢性心血管疾病的诊断和治疗，它是一种可长期连续记录患者心电活动的便携式仪器。
医生通过上位机软件分析系统，能够依此发现常规ECG不易发现的心律失常和心肌缺血等疾病，是临床分析病情、确立诊断、判断疗效的重要客观依据[1-2]。