心电图数据采集系统设计
便携式心率采集系统设计
便携式心率采集系统设计学生：学号：指导教师：助理指导教师：专业：摘要随着生物医学工程技术的开展, 医学信号测量仪器日新月异。
生物医学测量与临床医学和保健医疗的联系日益严密。
通过对人体各种生理信号的检测，能更好的认识人体的生命现象，这其中脉搏信号包含丰富的人体健康状况信息,从中提取的心率值对人体健康有着重要的参考作用。
本文采用光电反射式传感器, 设计了一套便携式可穿戴的获取和保存脉搏信号的系统。
本设计主要是基于STM32L低功耗单片机，利用光电传感器产生脉冲信号，经过放大整形滤波后，输入单片机内AD进展采样并将数字化后的脉搏信号和计算出的心率值保存在SD卡中。
后期通过上位机软件可以观测脉搏信号，对人体健康进展评估，因此该系统适用于保健中心、医院和家庭等场所。
本设计所设计的基于单片机的便携式心率采集系统对推进脉诊技术客观化和HRV研究具有积极的促进作用。
关键词：脉搏，单片机，光电传感器，脉冲信号，便携式ABSTRACTWith the development of the biomedical engineering technology, the medical signal measuring instrument is changing everyday. Biomedical measurement and clinical medicine and health care increasingly close ties. We could better understand the phenomenon of human. life through various physiological signal detection of the human body. Pulse inclusions rich state of the health information, By using optical sensors, With the high development of electronics and puter nowadays, the pulse diagnosing technology should be objective and quantitive. this text access to the pulse signal design methods. This paper mainly introduces the concrete realization method for digital pulse counter, which uses photoelectric sensors to generate pulse signal. The pulse signal is amplified and regenerated to input into MCU to carry out corresponding control, as a result the pulse number per a minute is measured. The use of the pulse counter is quick and convenient. Through observing the pulse signal, human health can be inspected, it is usually used in health care centers and the hospitals. In my design, Portable heart rate measuring instrument based on MCU has a positive role in promoting the objective of the pulse technology.Key words：Pulse, MCU, Photoelectric Sensor, Pulse Signal, Portable目录摘要IABSTRACTIII1 绪论11242 整体系统结构62.1 脉搏测量模块772.1.2 光电式脉搏传感器711131319213 系统软件设计233.1功能配置：233.2硬件相关配置：243.3文件系统配置：24325．总结33参考文献341 绪论随着人们生活水平的提高，地球环境遭到破坏，多种疾病威胁着人们的生命,而心脏病的发作又是人们难以预防的突发致命疾病。
心电图采集流程图
心电图采集流程图
本文档描述了心电图（gram，简称 ECG）的采集流程。
ECG 是用于记录心脏电活动的一种非侵入性检查方法，它通过记录心脏产生的电信号，来评估心脏的健康状况。
准备
1.确保采集环境安静、无干扰，保持良好的光线和通风。
2.检查心电图仪器的状态，确保其正常工作。
3.准备必要的设备和物品，包括心电图仪、电极贴片、清洁用品等。
采集步骤
1.清洁患者的胸部皮肤，以确保电极的良好贴附。
可以使用温水和肥皂进行清洁，然后用干净的毛巾擦干皮肤。
2.将电极贴片粘贴在患者的胸部和四肢上。
常用的电极放置方法包括四肢导联和胸前导联，具体导联方法应根据患者情况和医生的指示进行选择。
3.连接电极和心电图仪器，确保连接稳定。
4.启动心电图仪器，进行校准和调试，确保信号采集正常。
5.让患者保持静止，不做任何运动。
6.点击心电图仪器上的采集按钮，开始记录心电图信号。
7.采集过程中，注意观察心电图仪器上的信号质量和波形是否
正常。
8.采集完毕后，关闭心电图仪器，断开电极和仪器的连接。
9.将使用过的电极贴片进行清理和消毒，准备下次使用。
数据处理
1.将采集到的心电图信号传输到电脑或其他储存设备中，确保
数据的保存和备份。
2.使用专业的心电图分析软件对采集到的信号进行分析和解读。
3.根据分析结果，生成心电图报告，供医生进行诊断和治疗。
以上就是心电图的采集流程。
希望可以对您有所帮助！
注意：本文档提供的是一般的心电图采集流程，具体操作方式应根据医疗专业人士的指导和患者的实际情况进行调整。
个人健康系统心电数据采集设计
个人健康系统心电数据采集设计一、引言随着人们对健康的关注度不断提高，个人健康系统越来越受到人们的关注和需求。
心脏病是世界上最常见的疾病之一，而早期的心脏病往往不容易被人们察觉。
因此，开发一种可靠的个人健康系统，能够监测用户的心脏健康状况，对于预防心脏病的发生具有重要意义。
二、系统概述1.实时监测用户的心电数据；2.分析和识别用户的心脏健康状况；3.提供个性化的健康建议和预警。
三、系统结构1.佩戴式心电传感器：用户佩戴在胸部或手腕处，通过电极与皮肤接触，采集心电图信号；2.无线数据传输模块：将佩戴式心电传感器采集到的心电图数据通过无线方式传输给手机或其他便携设备；3.手机应用程序：接收心电图数据，进行数据处理和分析，生成报告，并提供个性化的健康建议和预警；4.数据存储和云服务：将用户的心电图数据存储在云端，方便用户随时查看和分析。
四、心电图数据采集与处理1.心电图数据采集：佩戴式心电传感器通过电极与用户皮肤接触，采集长时间（如24小时）的心电图信号，以获得更准确的心脏健康状况信息；2.数据滤波和去噪：采集到的心电图数据需要进行滤波和去噪处理，以消除干扰和噪声，并提高数据的可靠性；3.R波识别：R波是心电图中最明显的波峰，通过识别R波来计算心脏的心率；4.心律失常检测：通过对心电图数据的形状和间隔进行分析，检测是否存在异常的心律失常；5.心脏异常检测：通过对心电图数据的波形和特征进行分析，识别可能存在的心脏异常，如心肌缺血、心律不齐等。
五、数据分析与健康建议1.心脏健康评估：根据心电图数据的分析结果，对用户的心脏健康状况进行评估，以判断是否存在潜在的心脏病风险；2.健康建议：根据用户的心脏健康状况和需要，生成个性化的健康建议，包括生活方式调整、药物治疗建议等；3.预警功能：系统可以设置不同的预警阈值，当用户的心电图数据超过预警阈值时，在手机或其他便携设备上提醒用户，并建议尽快就医。
六、数据存储和隐私保护1.数据存储：个人健康系统采用云存储方式，将用户的心电图数据存储在云端，以便用户随时查看和分析；2.数据隐私保护：用户的心电图数据是敏感数据，系统需要采取相应的数据加密和隐私保护措施，确保用户的数据安全和隐私不受侵犯。
超低功耗,18位高精度心电图(ECG)数据采集系统
U16 REF3330
1 OUT IN 2 GND
3
VDD CS 1u
CONV J1
+
V Vin_sh
RD2 1M
CF5 1u
图 2： 完整的离散低功耗 ECG DAQ
2.1 ECG 测量的背景
ECG 是将离子极化 / 去极化从心脏肌肉活动转换为一个可测量的电信号，可检测此电信号并可被用来确定 正常与有问题心脏波标志之间的关系。 为此，测量必须是精确且稳定耐用的。 虽然整个 ECG 字段包括 一个很多不同参考配置测量值的总和（也就是胸导联，威尔逊中心电极，导联 l，导联 ll，导联 lll）， 这个设计只关注 LEAD I 测量，它是左臂 (LA) 和右臂 (RA) 之间形成的电势。 ECG 信号相对于右腿基准 导联的差分信号，通常在 100µVpp – 2mVpp 的范围内，并且包括高达 200Hz 的谐波；因此，小信号必须 被过滤、缓冲以及放大，这样，一个洁净的信号可被 ADC 数字化。
RG2 10k
RG1 10k
3 ++ 4-
2
U1A OPA333
1
RLP1 10k
43 ++
5
Riso1 1k
1
U2A OPA333
VDD
RF1 30k RF2 30k
2
4-
RLP2 10k
1
3 ++
5
U1B OPA333
VDD
CLP 50n
+
Vin Sample -
VDD
3 ++ 4-
5
U2B OPA333
Gain tage
3
+
心电信号采集及小波分析处理系统设计
（ 昆 明医科大学 基础医学院 ，昆明 ６ ５ ０ ５ ０ ０）
摘要 ：心 电信号作为人体 的一种 重要 的生理信 号 ，反 映着人 体的健康状 况。 自行设计 并制作心 电信号采 集、放 大、抗混 叠 滤波等 电路 ，得到 满足数据采 集卡 Ｕ Ｓ Ｂ一６ ０ ０ ８要求的模拟 心 电信号 ，并 对模 拟心 电信 号进行 Ａ ／ Ｄ（ 模／ 数） 转换 ，得 到数 字 形式 的心 电信 号。利 用虚拟仪 器开发 平台 Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ ２ ０ ０ ９对数 字心 电信 号进行 多分 辨率分析 （ 小波 分析 ） ，得 到心 电信号在 各分辨率 空间的组成成 分，并从 中选择 体现 心 电信 号特 点 的成分 重新构 建心 电信 号， 实现 对心 电信号进 行 小波 滤波的 目 的，最终在 Ｐ ｃ机上获得效果 良好 的心 电图。该研 究通过 有限的资金投 入 ，将 家用 电脑拓展 为心 电监测仪器 。 关 键 词 ：心 电信 号 ；虚 拟仪 器 ；Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ 软 件 ；小 波 分 析 中图分类号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ ４；Ｒ ３ １ ８ ． ６ 文献标志码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２—４ ５ ５ ０ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ ６ ２
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ＥＣＧ Ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ Ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｗ ａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｔ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
Ｚ Ｈ Ｅ Ｎ Ｇ Ｌ ｅ ｉ ，Ｌ Ｉ Ｇ ｕ ｏ ｌ ｅ ｉ ，ＷＡ Ｎ Ｇ Ｘ ｉ ａ ｏ ｊ ｕ ｎ ，ＷＡ Ｎ Ｇ Ｌ ｉ ，Ｌ Ｉ Ｕ Ｙ ａ ｎ ｌ ｉ ｎ ，Ｌ Ｉ Ｙ ｉ ｎ ｇ ，Ｇ Ａ Ｏ Ｚ ｅ ｌ ｉ
基亏MSP430F1611的便携式12导心电数据采集系统设计
多道 心 电 图机 ， 可连 接 至 电脑 对 数 据 处 理 显 示 、 印 、 析 及 诊 断 ， 大 方便 心 电 图检 测 。 并 打 分 大
关 键 词 ： 电 图 ；ＭＳ ４ ０ ６ １ Ｐ ；Ｉ 心 Ｐ ３ Ｆ１ １ ；Ｓ Ｉ ２ Ｃ；Ａ Ｄ 转 换 ；便 携 式 ／
中 图分 类 号 ： Ｈ ７ ． Ｔ ７ ２２
第 １ ７卷
Ｖ０ ．７ １１
第４ 期
Ｎｏ４ ．
电子 设 计工程
Ｅｌ ｃｒ ｎｃ Ｄｅ ｉｎ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｅ ｔｏ ｉ ｓｇ ｇ ｎ ｅ ｉｇ
２０ ０ ９年 ４月
Ａｐ ．０ ９ ｒ２ ０
２导 心 电数据 基亏 ＭＳ ４ ０ １ １ Ｐ ３ Ｆ ６ １的便携 式 １ 采集 系统 设 计
Ｚ ＨＥＮＧ Ｘｉｏｗａ ａ － ｎ，Ｌ Ｙｕ －ｅ ｇ Ｖ ｎｐ ｎ ，ＭＡ Ｊｎｚ ｏ ｇ ｉ—ｈ ｎ
（ｏ ｃ 如 ｏ ｈｓ ａ Ｓｉ ｃ ｎ ｎｉｅｒ ｇ Ｚ ｅｇｈｕＵ ｉ ｒｉ， ｈ ｎｚｏ ５０ １Ｃ ｉａ ｆＰ ｙｉ ｌ ｃ ｎ ｅａｄＥ ｇｎｅｉ ， ｈｎｚｏ ｎ ｅｓｙ Ｚ ｅｇｈｕ４ ０ ０ ， ｈｎ ） ｃ ｅ ｎ ｖ ｔ
郑 晓婉，吕运 朋， 马金 中
（ 州 大 学 物 理 工 程 学 院 河 南 郑 州 ４ ００ ） 郑 ５ ０ １
摘 要 ： 对 目前 静 态心 电 图机 体 积 较 大 ， 针 不便 于 携 带 出诊 的 问题 ， 计 一 种 基 于 ＭＳ ４ ０ １ １ 设 Ｐ ３Ｆ ６ １的 便 携 式 ｌ ２导心 电数
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｃｏ ｓｄ ｒｎ ｈ ｒ ｂ ｅ ｔ ａ ｈ Ｇ ｓｔｏ ｌ ｒ ｅ ｔ ｏｅ ｔ ｅ ａ ｑ ｉｉ ｏ ｙ ｔｍ ｆ１ －ｅ ｄ ＥＣ ｄ ｔ ｓ ｄ ｏ ｓｒ ｃ ： ｎ ｉ ｅ ｇ ｔ ｅ ｐ ｏ ｌ ｍ ｈ ｔ ｅ ＥＣ ｉ ｏ ａ ｇ ｏ ｔ ｔ， ｈ ｃ ｕ ｓｔ ｎ ｓ ｓｅ ｏ ２ ｌ ａ Ｇ ａａ ｂ ｅ ｎ ｉ ｔ ｉ
简易心电图仪设计(课程设计)
重庆理工大学《生物医学工程》课程设计报告题目：简易心电图仪的设计班级：生物医学工程11级学号：**********名：***指导老师：周奇、陈国明日期：2014年9月摘要心电图是临床疾病诊断中常用的辅助手段。
心电数据采集系统是心电图检查仪的关键部件。
人体心电信号的主要频率范围为0.05Hz~100Hz，幅度约为0~4mV，信号十分微弱。
由于心电信号中通常混杂有其它生物电信号，加之体外以50Hz 工频干扰为主的电磁场的干扰，使得心电噪声背景较强，测量条件比较复杂。
为了不失真地检出有临床价值的干净心电信号，往往要求心电数据采集系统具有高稳定性、高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声及强抗干扰能力等性能。
本设计利用集成仪表放大器AD620和滤波电路设计了一种符合上述要求的简易心电图仪。
关键词：心电图干扰 AD620 滤波AbstractElectrocardiogram is commonly used in clinical disease diagnosis of auxiliary means. Ecg data acquisition system is electrocardiogram checking of the key components. The main body ecg signal frequency range is 0.05 Hz ~ 100Hz, amplitude is approximately 0 ~ 4mV, signal is very weak. Because electrocardiosignal usually mingled with other biological signals, coupled with the in vitro in 50Hz power frequency interference of electromagnetic interference, mainly making ecg noise background stronger, measuring conditions are complex. In order not to distortion to detected with clinical value of ecg signal, clean often ask ecg data acquisition system with high stability, high input impedance, high common mode rejection ratio, low noise and strong anti-jamming ability, such as performance. This design using integrated instrumentation amplifier AD620 and filter circuit design a kind of to satisfy the above-mentioned requirements of simple ecg apparatus.Keywords: electrocardiogram interference AD620 filtering目录摘要 (2)Abstract (3)目录 (4)1、设计要求 (5)2、方案设计 (5)2.1理论分析及芯片选用依据 (5)2.2设计方案论证 (6)2.2.1输入回路噪声抑制设计 (6)2.2.2 前置放大模块 (6)2.2.3 滤波网络模块 (7)3、系统实现 (7)3.1主要单元电路设计 (8)3.1.1前置放大模块及右腿驱动电路 (8)3.1.2 主放大器电路 (8)3.1.3 滤波电路................................................................................................. 错误!未定义书签。
基于MATLAB的IIR数字滤波器设计——心电图采集系统
数字信号处理实验报告专业：姓名：学号：班级：指导教师：电子信息与自动化学院基于MATLAB的IIR数字滤波器设计——心电图采集系统摘要：在现代通信系统中，由于信号中经常混有各种复杂成分，所以很多信号分析都是基于滤波器而进行的，而数字滤波器是通过数值运算实现滤波，具有处理精度高、稳定、灵活、不存在阻抗匹配问题，可以实现模拟滤波器无法实现的特殊滤波功能。
实现IIR滤波器的阶次较低，所用的存储单元较少，效率高，精度高，而且能够保留一些模拟滤波器的优良特性，因此应用很广。
本文首先介绍了数字滤波器的概念，分类以及设计要求。
接着利用MATLAB函数语言编程，完成IIR数字滤波器的设计与信号滤波——心电图采集系统。
关键词：脉冲响应不变法；双线性变换法；Chebyshev；Butterworth；IIR滤波器Abstract：In modern communication system, because there are often a variety of complex components in the signal, many signal analysis is based on filter, while digital filter is realized by numerical operation, which has high processing accuracy, stability, flexibility, no impedance matching problem, and can realize the special filtering function that analog filter can not realize. The order of implementing IIR filter is low, the memory unit used is less, the efficiency is high, the precision is high, and some excellent characteristics of analog filter can be retained, so it is widely used. In this paper, the concept, classification and design requirements of digital filter are introduced at first. And then use MA. TLAB function language programming, completed the design of IIR digital filter and signal filtering-ECG acquisition system.Keywords：Impulse response invariance method; bilinear transformation method; Chebyshev;Butterworth;IIR filter目录第1章滤波器简介 (1)1.1 滤波器的定义及分类 (1)1.2 滤波器的国内外研究现状 (1)第2章IIR数字滤波器的原理与结构 (2)2.1 数字滤波器的定义及分类 (2)2.2 IIR数字滤波器的结构与特点 (2)第3章IIR数字滤波器的设计方法 (2)3.1 IIR数字滤波器的设计指标 (2)3.2 利用模拟滤波器设计IIR数字滤波器方法 (3)第4章基于MATLAB 设计IIR数字滤波器 (3)4.1 MATLAB简介 (3)4.2 基于MATLAB的设计IIR数字滤波器的步骤 (3)4.2.1 利用Butterworth实现IIR滤波器 (3)4.2.2 利用Chebyshev实现IIR滤波器 (4)4.2.3 利用椭圆实现IIR滤波器 (4)第5章基于MATLAB的IIR滤波器的应用 (5)5.1 IIR数字滤波器的应用---心电图采集系统 (5)第6章总结与展望 (9)参考文献 (9)第1章滤波器简介1.1 滤波器的定义及分类滤波器是一种用来消除干扰杂讯的器件，凡是可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减或抑制其他频率成分的装置或系统都称之为滤波器，相当于频率“筛子”。
心脏健康监测系统的设计与实现
心脏健康监测系统的设计与实现可以包括以下几个主要步骤：
1. 传感器选择：选择合适的传感器来监测心脏相关的生理信号。
例如，心电图（ECG）传感器可以用于记录心电图波形，脉搏波传感器可以检测脉搏波形，血氧传感器可以测量血氧饱和度等。
2. 数据采集与处理：通过传感器采集心脏相关的生理信号，并进行数据处理。
这包括信号滤波、噪声消除和数据压缩等步骤，以提高数据质量和准确性。
3. 特征提取与分析：从采集的生理信号中提取有用的特征，并进行进一步的分析。
常见的特征包括心率、心律失常、ST段变化等。
可以利用机器学习算法进行自动识别和分类，以及预测心脏疾病风险。
4. 用户界面设计：设计直观友好的用户界面，使用户能够方便地查看和分析监测结果。
界面可以包括实时心电图显示、报警功能以及记录和分享数据的能力。
5. 数据存储与云平台：将监测数据存储到数据库或云平台中，以便长期跟踪和分析。
通过云平台还可以实现远程访问和分享数据，方便医生和用户之间的交流和协作。
6. 安全和隐私保护：确保系统的安全性和隐私保护，采取合适的加密和身份验证措施，防止未经授权的访问和数据泄露。
7. 系统集成与验证：将各个模块进行集成，并进行系统级的验证和测试。
确保系统的稳定性、可靠性和准确性。
需要指出的是，心脏健康监测系统的设计与实现应遵循相关的医疗设备法规和标准，确保其安全有效地应用于临床和家庭环境中。
同时，与医疗专业人员的密切合作和反馈也是设计与实现过程中的关键因素，以确保系统能够真正满足用户的需求，并提供有效的心脏健康监护。
基于LabVIEW的心电信号采集与分析设计方案
基于LabVIEW的心电信号采集与分析设计方案
生物医电信号，如心电信号、血压信号、脑电信号等等，都表征了一定的病理特征，以心电为例，通常以心电图来记录心脏产生的生物电流，临床医生可以利用心电图对患者的心脏状况进行评估，并做出进一步诊断。
而对于一些家用或者医用仪器厂商来说，则需要开发特定的信号处理算法并部署到嵌入式处理器上，完成医电特征的提取。
通常整套心电监测产品的研发过程，由心电数据采集、心电信号分析、人机显示、文件存储等几部分组成，通过NI 提供的图形化系统设计平台，可以覆盖数据采集、信号读取、心电分析以及报表生成等一系列产品开发的流程，完成整套系统的开发，提高开发效率。
而在整个开发过程中，信号分析部分往往是重点，也是各厂商的软件核心技术所在。
本文将重点就心电采集与分析展开讨论，介绍如何通过LabVIEW 高效实现心电信号的采集及分析算法开发。
图1 典型的单周期心电图波形
1 心电信号的数据采集
通常来说，ECG 信号是通过对若干电极（导联）感知生物电流，并通过数据采集设备将导联产生的模拟电信号转化为数字信号进行计算机分析。
导联产生的模拟信号往往较为微弱，幅值在mV 左右，需要通过动态信号采集设备进行采集，或者通过前置预放大之后采集。
无论是独立的ECG 导联或者集成医用式ECG 设备，都可以通过NI 设备进行数据采集。
通过30 多年的发展，美国国家仪器(NI)在测试测量领域奠定了领导地位，从便携式USB 设备到高精度PXIe 同步采样设备，可以实现从8 位到24 位的分辨率，以及48kHz 到2GHz 的采样率。
同时NI 设备将增益误差、偏移误差、。
心电信号采集及系统设计
微弱信号检测课题报告心电信号采集—噪声分析及抑制指导老师：宋俊磊院系：机电学院测控系班级：学号：姓名：【目录】【摘要】 (3)第一章 (4)1.1人体生物信息的基本特点[1} (4)1.2 体表心电图及心电信号的特征分析[4] (5)1.3心电信号的噪声来源[7] (6)1.4 心电电极和导联体系分析 (7)1.4.1系统电极选择[8] (7)第二章硬件电路设计 (8)2.1 心电信号采集电路的设计要求 (8)2.2 心电采集电路总体框架 (9)2.3采集电路模块 (10)2.4 AD620引入的误差 (11)2.4.1 电子元件部噪声 (11)2.4.2集成运放的噪声模型： (13)2.4.3 AD620的噪声计算 (14)2.4.4 前置放大电路改进措施 (15)2.5 滤波电路设计 (17)2.6电平抬升电路[14] (20)2.7心电信号的50Hz带阻滤波器（50Hz陷波）设计[15] (21)结论 (22)附录：参考文献 (23)【摘要】心脏是人体循环系统的核心，心脏的活动是由生物电信号引发的机械收缩。
在人体这个三维空间导体当中，这种生物电信号可以波及人体各个部分，在人体体表产生规律性的电位变化。
在人体体表的一定位置安放电极，按时间顺序放大并记录这种电信号，可以得到连续有序的曲线，这就是心电图。
针对心电信号的特点进行心电信号的采集、数据转换模块的设计与开发。
设计一种用于心电信号采集的电路，然后进行A/D转换，使得心电信号的频率达到采样要求。
人体的心电信号是一种低频率的微弱信号，由于心电信号直接取自人体，所以在心电采集的过程中不可避免会混入各种干扰信号。
为获得含有较小噪声的心电信号，需要对采集到的心电信号做降噪处理。
运用一个心电信号检测放大电路，充分考虑了人体心电信号的特点，采用前置差动放大+带通滤波器+50Hz陷波器(带阻滤波器)组成的模式，对心电信号进行测量。
关键词：心电信号采集，降噪，A/D转换放大，噪声分析第一章1．1人体生物信息的基本特点[1}人体的生物信号测量的条件是很复杂的。
心电信号的采集和便携式心电图机的设计
心电信号的采集和便携式心电图机的设计1. 本文概述心电图（ECG）作为一种监测心脏活动的重要工具，对于诊断心脏疾病具有至关重要的作用。
随着医疗技术的进步和人们对健康管理的日益重视，心电信号的准确采集和便携式心电图机的设计成为了当前研究的热点。
本文旨在探讨心电信号的采集原理、技术挑战以及便携式心电图机的设计要点，以期为相关领域的研究者和工程师提供有价值的参考。
本文将详细阐述心电信号的生理基础，包括心脏的生物电现象、心电信号的生成机制及其在临床诊断中的应用。
这部分内容将为读者提供心电信号采集的必要背景知识。
本文将深入分析心电信号的采集技术。
这包括传统的电极式采集方法、无创光学成像技术、以及新兴的无线传感技术。
每种技术都有其独特的优势和局限性，本文将对这些技术进行全面的比较和讨论。
接着，本文将聚焦于便携式心电图机的设计。
这部分将涵盖硬件设计、软件算法、数据传输和存储、用户界面等多个方面。
特别地，本文将重点关注如何优化设计以实现高准确度、低能耗和良好的用户体验。
本文将探讨便携式心电图机在临床应用中的挑战和未来发展趋势。
这包括如何提高设备在复杂环境下的稳定性、如何实现数据的远程监控和分析，以及如何整合人工智能技术以提升诊断的准确性和效率。
总体而言，本文将系统性地介绍心电信号的采集原理、技术挑战以及便携式心电图机的设计要点，旨在为心电信号采集和心电图机设计领域的研究和实践提供全面的指导和参考。
2. 心电信号基础心电信号（Electrocardiogram, ECG）是心脏电生理活动的一种表现，它反映了心脏在收缩和舒张过程中的电变化。
心电信号的采集和分析对于心脏疾病的诊断、治疗和预防具有重要意义。
本节将介绍心电信号的基本知识，包括其产生机制、波形特征以及生理意义。
心电信号的产生源于心脏的生物电活动。
心脏由心房和心室组成，其收缩和舒张是由心脏的起搏系统（主要包括窦房结、房室结、希氏束和浦肯野纤维）控制的心肌细胞电活动引起的。
心电信号采集与分析软件系统的设计与实现的开题报告
心电信号采集与分析软件系统的设计与实现的开题报告1.课题背景心电信号采集与分析软件系统是一种用于获取和处理心电信号的计算机程序。
随着医疗技术的不断发展，心电图已经成为了临床诊断和心血管疾病监测的重要手段。
而心电信号采集与分析软件系统可以帮助医护人员轻松地获取和处理心电图，提高了医疗工作的效率和准确度。
2.研究目的本课题的主要目的是设计和实现一种高效、稳定、易用的心电信号采集与分析软件系统。
具体包括以下研究内容：1）研究心电信号的采集方法和技术，为软件系统的设计提供技术支持；2）设计一个用户友好的软件界面，使医护人员操作简单方便；3）分析、处理心电信号，并提供相关分析报告，帮助临床医生更准确地诊断心血管疾病。
3.研究内容本课题的研究内容主要包括以下方面：1）心电信号采集硬件的选择和配置；2）设计一个用户友好的软件界面，包括数据输入输出、数据分析和报告生成等功能；3）分析和处理心电信号，包括基线漂移、慢波去除、滤波、幅值、节律分析等；4）编写相关算法，实现心电信号的自动分析和诊断；5）测试和评估软件系统的性能和准确度。
4.研究方法本课题的研究方法主要包括以下几个方面：1）文献研究法：研究心电信号采集与分析的相关文献，了解相关技术和市场情况，为软件系统的设计提供理论依据和市场调查资料。
2）实验法：使用相关软硬件进行实验，记录心电信号，并对心电信号进行处理和分析，以验证软件系统的性能和准确度。
3）软件开发法：借助C++、Matlab等编程语言，实现心电信号分析算法和软件系统的设计和开发。
4）案例分析法：分析一些典型的心血管疾病病例，对心电图进行分析和诊断，验证软件系统在临床应用中的准确度和实用性。
5.计划进度本课题的研究计划总时长为半年，具体进度计划如下：第1个月：文献研究和准备实验设备；第2-3个月：心电信号采集、处理和分析算法的设计和编程；第4-5个月：心电信号分析和软件系统开发；第6个月：测试和评估软件系统。
简易心电图仪的设计
简易心电图仪的设计1 系统设计1．1 心电信号放大部分心电信号大约为50μV～4 mV，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200，500，1 000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0．05～1 00 Hz 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0．05 Hz高通滤波器和500 Hz／100Hz低通滤波器组成带通网络，滤除有效频带以外的信号。
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)：200，500，1 000，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。
ECG信号分析与处理系统设计
ECG信号分析与处理系统设计概述：ECG（心电图）是一种用于记录和分析心脏电活动的方法。
ECG信号分析与处理系统是指设计并开发用于采集、处理和分析ECG信号的软件和硬件系统，以便于医生对患者的心脏状况进行准确的诊断和监测。
设计目标：1.采集和显示患者的ECG信号。
2.实时分析和处理ECG信号，包括提取心电图波形、计算心率和检测心律失常等。
3.提供准确的心脏状况报告和数据记录。
4.支持数据库管理和数据存储，以便于长期监测和数据分析。
5.提供友好的用户界面，方便医生操作和查看分析结果。
系统架构：1.传感器和采集设备：系统通过传感器采集患者的ECG信号，并通过采集设备将信号传输到主控制单元。
2.主控制单元：主控制单元是系统的核心，负责接收和处理从采集设备传输来的ECG信号。
它包括数据处理模块和算法模块。
3.数据处理模块：数据处理模块对ECG信号进行滤波、去噪和放大等处理，以提高信号质量和准确性。
4.算法模块：算法模块实现ECG信号的分析和处理算法，包括心律失常检测、心率计算和心电图波形提取等。
5.界面模块：界面模块实现用户界面，包括显示ECG波形、报告功能和数据管理等。
6.数据库模块：数据库模块用于管理系统的数据，包括存储和查询ECG信号、报告和患者信息等。
7.输出设备：系统可以将分析结果和报告输出到打印机或其他设备上。
系统实现：为了实现以上设计目标，需要采取以下步骤：1.选择合适的传感器和采集设备，确保能够准确采集患者的ECG信号。
2.设计和实现主控制单元，包括数据处理模块和算法模块。
数据处理模块可以使用滤波算法、去噪算法和放大算法等来提高信号质量。
算法模块可以使用心律失常检测算法、心率计算算法和波形提取算法等来分析和处理ECG信号。
3.设计和实现用户界面模块，包括图形界面和命令行界面等，方便医生操作和查看分析结果。
4.设计和实现数据库模块，以便于存储和查询系统的数据。
5.集成系统各个模块，并进行测试和调试，确保系统的准确性和稳定性。
142-学习手册-数字心电图机数据采集系统
第四单元教学设计：心电图机数据采集系统任务5：数字心电图机数据采集系统学习手册1. 学生操作内容（1）由小组讨论确定数字心电图机数据采集系统接口电路与程序设计，并分别上机调试：由案例电路完成将输入心电图模拟波形经过A/D和D/A连续转换后，通过示波器显示模拟电压，实现在示波器上显示心电图波形的任务。
（2）观测数字心电图机数据采集系统接口电路与程序设计显示技术指标。
（3）完成数字心电图机数据采集系统A/D和D/A连续转换接口电路结构设计，程序流程设计。
2. 学生操作步骤（1）硬件连线：连接电源线：红色导线接+5V，蓝色导线接-12V，黄色导线接+12V，黑色导线接0V。
连接仿真器：仿真头接入电路板单片机插座位置；连接仿真器电源线、USB信号线。
连接示波器：示波器表笔接D/A Out（TP16），鳄鱼夹接地（GND）。
（2）软件环境：星研仿真开发环境新建项目文件：保存路径为C:\XingYan\。
设置项目文件：设置仿真头PODPH51（DIP），设置仿真CPU Atmel 89C51，设置地址总线，设置系统时钟12MHz；设置C编译器Keil C51。
新建源文件：保存在项目文件夹中，扩展名.c；输入源代码，保存。
编译连接：检查源文件的语法错误。
（3）软硬件调试测试：系统上电：上电顺序为，先开实验板电源，再开仿真器电源。
进入调试状态：全速运行，用示波器观察输出波形；若未能正常工作，则通过断点、单步调试与硬件信号测量相结合的方法进行调试，找出问题所在。
测试输出波形：调节示波器显示合适的波形，并记录相关数据。
（4）操作完毕：软件操作：停止程序运行，退出调试状态，退出软件环境，关闭计算机。
硬件操作：关闭实验板电源，关闭仿真器电源；取下连接线与连接头。
基于LabVIEW的心电信号采集系统设计
Ｖ Ｘ Ｉ 、 Ｒ Ｓ 一 ２ ３ ２ 、 Ｒ Ｓ 一 ４ ８ ５ 、 Ｕ Ｓ Ｂ等协议 的硬件及数据
采 集 卡 通 讯 的 全 部 功 能 。它 还 内置 了 便 于 应 用 的 图形化 语 言编 程 方 式 ， 面 向测 试 工 程 师而 非 专 业
序冗 余 。Ｖ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ Ｃ＋ ＋支 持 ４种 Ｄ Ｌ Ｌ编写 机 制—— 标 准静 态 链 接 ＭＦ Ｃ Ｄ Ｌ Ｌ（ Ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｒ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｌ ｉ ｎ ｋ ｅ ｄ ｔ ｏ
系统 的数 字化 测量 测 试 仪 器 ， 伴 随着 计算 机 技 术 和 测量 测试 技术 的迅 猛 发展 ， 虚拟 仪 器 逐 渐 成 为 当今
仪器发展的最新趋势。早在上世纪 ７ ０ 年代 ， 美 国的 Ｎ Ｉ （ Ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ） 公司便率先提 出了虚拟仪
义 的系统 功能 ， 友好 的用 户使 用界 面 ， 方便 的操作 特 性， 低 廉 的维护 成本 ， 以及简 约的 升级步 骤等 一 系列 功 能 。同时 ， 由于减 少 了对额 外硬 件 的使用 ， 软 件便 成 为虚 拟仪器 的关 键 要 素 ， 但 另一 方 面 虚 拟 仪 器可 与计 算 机技术 同步 发展 ， 使技 术更 新周 期缩 短 ， 降低 开 发成本 及销 售 价 格 ， 有 效 控 制仪 器 测 量 误 差成 为
器 的概念 ， 同时提 出 “ 软件 即是 仪器 ” 的理 念 。 虚拟
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ８— ２ ０
械和学 术研 究 ， 业 界 视之 为 一 个 标 准 的数 据 采 集 和
仪器控制软件 ， 是 目前国际上应用最广泛 的虚拟仪
基于STM32的多功能心电信号监测系统设计
电子产品世界基于STM32的多功能心电信号监测系统设计Design of multifunctional ECG signal monitoring system based on STM32冯 蓉1，杨建华2，赵 妤2，吴 桐2（1.西安工商学院信息与工程学院；2.西安工业大学电子信息工程学院，西安 710000）摘 要：为了检测人体心电、运动姿态以及体温生理信息，设计实现了一种基于STM32系列MCU的多功能心电信号监测系统，系统包含心电信号采集模块、体表温度采集模块、运动信息测量模块、无线数据传输模块、系统控制模块。
实现对人体心电信号、体表温度信息、走路运动信息的实时采集、计算、显示与无线传输。
实验测试可得心率测量相对误差在3%以内，体表温度测量误差绝对值小于0.3 ℃，运动步数记录相对误差小于1%，运动距离记录相对误差小于5%，实验结果表明该设计具有较高的实用价值。
关键词：心电信号；STM32；无线传输；运动信息0 引言随着人们物质生活水平的提高，人们对身体健康问题越来越关注，而人体的生理信号作为临床诊断和健康监护的重要参考依据，对现代医疗和人体保健有着重要意义[1]，因此人们对便携式、智能化、穿戴式电信号采集系统的需求日益增加，然而，医院的心电监护仪等仪器设备虽然精度高、功能全，但是一般价格昂贵，体积庞大，不适合作为日常健康保健监测装备。
许多学者对相关理论和应用技术不断进行研究探索，刘恒等设计基于单导联的实时心电监测系统，应用了数字卡尔曼滤波和迭代滤波方法，克服了心电检测信号的基线漂移和低频噪声干扰等问题[2]，王睿等设计了低成本高精度单导联心电信号采集电路[3]，江涛设计了一种基于MSP430单片机的心率测量仪，充分利用了MSP430处理器低功耗的特点[4]。
梁嘉琪等设计了家用心电信号检测系统设计，用LabVIEW软件实现上位机的实时存储、显示等功能[5]。
也有学者基于Android平台设计多生理参数监测系统，实现将智能手机与人体生理参数监测相结合[6]。
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目录
摘要 (2)
第一章绪论 (3)
1.1引言 (3)
摘要
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
取抢救措旋，其中70％．80％的患者可以避免死亡。
随着电于技术的迅速发展，医用电子监测、监护系统，近年来己在临床中普遍应用。
这类仪器是以心电图作为首位监护参数的，所以也称为心电监护。
常规心电图是病人在医院静卧情况
下由心电图仪记录下来的心电活动，一般有12个导联，反映了额面和横面上的心电变化，可以从多个角度观察到心脏的活动情况。
对心肌梗塞、早搏、左前支阻塞和左后分支阻塞等进行定位诊断，是心脏病诊断的重要手段之一，但是常规心电图仅记录6～100
阴性或可疑阳性的可疑冠心病人、不稳定性心绞痛的病人非常有用，对于冠状动脉痉挛引起的无症状性心肌缺血等症，尤其有效，而且，这些都是常规心电图检查难以发现的。
此外，由于动态心电图能比较不同生理或病理状态下的心电图变化，还可用于医学
科学研究，例如取得正常情况下的各种心电图数据，与特定状态下的相应数据进行对比分析等等。
可见它的用途是相当广泛的。
动态心电图长时间的记录，不但使心电变化的检出率发生量的飞跃，还能使那些平静、仰卧状态下不会出现的心电变化揭示出来，
自动检测、存储心电信号，能对其进行实时监视，又可对其进行回放分析的低成本动态心电监测、监护及回放分析系统己经成为可能。
和复极化，并在此过程中与尚处于静止状态的邻近细胞膜构成一对电偶，此变化过程可用置于体表的一定检测出来。
由心脏内部产生的一系列非常协调的电刺激脉冲，分别使心房、心室的肌肉细胞兴奋，使之有节律地舒张和收缩，从而实现“血液泵”的功
能，维持人体循环系统的正常运转。
心电信号从宏观上记录心脏细胞的除极和复极过程，在一定程度上客观反映了心脏各部位的生理状况，因而在临床医学中有重要意义。
每一个心脏细胞的除极和复极过程可以等效于一个电偶极子的活动。
为了研究方便和
实践可以理解，心电信号受人体生理状态和测量过程等多种因素的影响而呈现复杂的形态；同时，个体的差异也使心电信号千差万别。
阐述心电信号特征的相关文章和书籍很多，本人在认真阅读和分析的基础上，得出心电信号特征主要体现在以下四个方
面：
(1)微弱性：从人体体表获取的心电信号一般只有10μV-4mV，典型值为1mV。
(2)不稳定性：人体信号处于不停的动态变化当中。
断的开关、放大器输入端连接不好等。
电极接触噪声可抽象为快速、随机变化的阶跃信号，它按指数形式衰减到基线值，包含工频成分。
这种瞬态过渡过程可发生一次或多次、其特征值包括初始瞬态的幅值和工频成分的幅值、衰减的时间常数；其持续时间
一般的1s左右，幅值可达记录仪的最大值。
(3)人为运动人为运动是瞬时的(但非阶跃)基线改变，由电极移动中电极与皮肤阻抗改变所引起。
人为运动由病人的运动和振动所引起，造成的基线干扰形状可认为类似周期正弦信号，其峰
(7)共模信号(commonmode signal)：从体表采集到的信号除了人体心脏产生的电信号外，还包含许多与心电无关的电信号。
由于体表各个导联均可看到这些信号，故称为共模信号。
共模信号强度可以远远大于心电信号，从而干扰心电图分析。
第二章本课题主要硬件设计内容
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
2.1心电信号采集
生物信号测量有电测量和非电测量，象心电这类信号本身即是电参量，直接加电极于人体即可获取心电信号。
由于生物电信号是两点的电位差信号，心电信号是变化缓慢的生物电位，当用
抑制比高能很好地抑制干扰。
心电信号前置放大器的共模抑制比一般要在80dB以上。
（2）电极和皮肤接触会存在极化电阻，而被测者身体的移动会导致极化电阻阻抗值发生变化。
极化电阻可以看作是整个电路
系统源电阻，和前置放大电路的输入电阻进行分压，变化的极化电阻会导致前置放大电路的分压输出处于不稳定状态。
所以心电前置放大器必须具有很高的输入阻抗才能减弱心电信号的衰减影响。
信号源阻抗一般在数十欧姆到数K欧姆之间，心电前置放大
的三极管提供简单的差分双极输入，并采用p工艺获得更低的输入偏置电流，通过输入级内部运放的反馈，保持输入三极管的集电极电流恒定，并使输入电压加到外部增益控制电阻Rg上。
虽然AD620由传统的三运算放大器发展而成，但一些主要性能却优于三
运算放大器构成的仪表放大器的设计。
2.1.1带通滤波电路
从电极提取过来的的来自人体和电源的噪声比较强，前置级放大不能抑制所有的工频干扰，所以需要在前置放大电路和主放大电路之间设计模拟滤波电路。
图3.7 二阶有源滤波器示意图
该电路的传递函数推导如下：根据电路，分别列出节点C 及B 的电流方程∑I=0，得：
()()()12313234300
35c i B o B C o
B U Y Y Y U Y U Y U Y U Y Y U Y U U K
++---=⎧⎪
+-=-⎨⎪=⎩ 联立上式可得：
()()()()()13
4123123
361o uf i U s KYY A U s Y Y Y Y Y Y K Y =
=-++++-⎡⎤⎣⎦
赋予Y1到Y4不同的阻容元件，可以得到不同类型的滤波器，令Y1=Y3=1/R ，Y2=Y4=SC,则传递函数：
()()
()22201222
00
221
3731uf K K R C A s K s s s s RC R C Q
ωωω==--++++
该传递函数共有两个极点而没有零点，是一个二阶低通滤波器。
其中()0138RC ω=
-，()21
139f f R K R =+-，()13103Q K =--式中0ω -特征角频率，K-运放增益，Q-滤波电路的等效品质因素，Q 值太
低，滤波器很难有陡峭的过渡带。
当K﹥3时，母中系数s项变为负，极点就会移至s平面的右半平面，从而导致系统不稳定。
如果将低通电路中的R和C的位置互换，就可以得到RC高通电路。
即若Y1=Y3=SC,Y2=Y4=1/R,就可以得到二阶有源高通滤波器，由于二阶高
灵活性，并采用ADC0809模数转换芯片，具有很高的稳定性，且节约成本。
2.1.5 ADC0809内部功能与引脚介绍
ADC0809八位逐次逼近式A／D转换器是一种单片
CMOS器
件，包括8位模拟转换器、8通道转换开关和与微处理器兼容的控制逻辑。
8路转换开关能直接连通8个单端模拟信号中的任何一个。
其内部结构如图2-2所示。
1.ADC0809主要性能
◆逐次比较型
◆
◆单电源供电
◆无需零点和满刻度调整
◆具有三态锁存输出缓冲器，输出与TTL兼容
图2-2 ADC0809内部结构
◆ 易与各种微控制器接口 ◆ 具有锁存控制的8路模拟开关 ◆ 分辨率：8位 ◆ 功耗：15mW
START ：启动转换信号输入端。
从START 端输入一个正脉冲，其下降沿启动ADC0809开始转换。
脉冲宽度应不小于100～200ns 。
EOC ：转换结束信号输出端。
启动A/D 转换时它自动变为低电平。
OE：输出允许端。
CLK：时钟输入端。
ADC0809的典型时钟频率为640kHz，转换时间约为100μs。
REF(-)、REF(+)：参考电压输入端。
ADC0809的参考电压为＋5V。
2.1.7、时钟源设计
时钟源电路如图（6）所示，X1和X2之间跨接晶体振荡器和微调电容，构成一个稳定的自激振荡器，这就是单片机的时钟电路，时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。
2.1.9、复位电路设计
复位电路如图原理图所示，复位电路具有上电自动复位作用。
1.1.10显示电路
第三章系统主要程序的设计
整个系统软件设计分为两个部分，即主程序和中断服务程序。
系统采用模块化编程，将各部分功能分别实现，主要的功能子程序有：数据采集、部分中断子程序。
✧程序中的第二表格电压-心电数表TAB2是假数据并且不全。
程序如下：
ORG 000H
AJMP MAIN
ORG 000BH
AJMP DISP
ORG 0013H
AJMP DISP3
DISP1：CJNE R2，#01H, DISP2 ；显示十位MOV P1,31H
CLR P2.1
AJMP DISP3
DISP2：MOV P1,32H ；显示百位
CLR P2.2
MOV R2，#00H
DISP3：RETI ；INT0中断，A/D转换结果AD: MOV R0，#00H ；读取A/D转换结果MOVX A,@R0
第四章系统原理图
总结
本课题的目标是通过滤波的方法对心电信号进行提取采集，可应用于便携式心电机。
经过翻阅大量的文献书籍后，我对目前通用的心电采集方法有了较为深刻的认识。
经过努力，初步完成了硬件的设计。
参考文献
1 康华光．电子技术基础(模拟部分)，高等教育出版社，1989
2 余学飞．现代医学电子仪器原理与设计．广州：华南理工大学出版社 2007.9
31。