新型便携式心电监测仪的设计原理
电子心电仪工作原理详解
电子心电仪工作原理详解电子心电仪是一种常见的医疗设备，用于检测和记录人体心脏的电活动信号。
通过记录和分析心脏的电信号，医生可以诊断心脏疾病并制定相应的治疗方案。
本文将详细介绍电子心电仪的工作原理，以帮助读者更好地理解这一设备的运作方式。
一、电子心电仪的组成电子心电仪主要由以下几个部分组成：1. 导联电缆：它连接心电仪与患者的身体，传输来自患者心脏的电信号。
2. 电极：电极贴于患者的胸部、手臂和腿部等位置，用于感知和检测心脏的电活动。
3. 放大器：电信号经电极传递到放大器中，放大器将信号放大后输出给记录设备。
4. 记录设备：记录设备用于接收放大后的心电信号并记录下来。
二、电子心电仪的工作原理电子心电仪的工作原理可以概括为以下几个步骤：1. 准备阶段：在开始使用电子心电仪之前，医生需要将导联电缆连接到心电仪上，并将电极贴在患者的身体上。
2. 信号采集：当心脏收缩和舒张时，会产生一系列的电信号。
电极贴在身体上的位置能够感知到这些信号，并将其传递到导联电缆上。
3. 信号放大：电信号经导联电缆传输到放大器中，放大器会根据设定的放大倍数对信号进行放大处理。
这是因为心脏产生的电信号较微弱，需要放大以便记录和分析。
4. 信号记录：放大后的信号将被传输到记录设备中，设备会根据时间轴将信号记录下来。
通常，记录设备会绘制出一幅心电图，用于医生进一步分析和诊断。
三、电子心电仪的应用领域电子心电仪广泛应用于医疗领域，特别是心血管疾病的诊断和治疗方面。
以下是电子心电仪的一些主要应用领域：1. 心脏病诊断：通过对心电图的分析，医生可以判断心脏是否有异常的电活动，从而诊断心脏病。
2. 心律失常监测：心律失常是一种心脏电活动异常的情况，电子心电仪可以帮助医生监测并记录这种情况，以便制定适当的治疗方案。
3. 冠心病评估：冠心病是一种心脏供血不足的疾病，电子心电仪可以评估心肌缺血的情况，并帮助医生制定治疗方案。
4. 药物治疗监控：电子心电仪可以监测患者在进行心脏药物治疗期间的心电变化，以评估药物的疗效和安全性。
2便携式心电记录仪系统分析与设计
半个周期 0.5秒 0.5秒 0.5秒 0.5秒
记录仪在显示器上回放心 电信号片段 显示标志任务进程的标识 停止执行当前的任务更新 显示 警告用户并停止执行当前 任务 关闭显示器 离开待用模式，为显示器 加电。
进
5 6 7 8
用户按下按钮“停止” 用户按下按钮“停止” 电量不足 进入待用模式 用户按下某个按钮将记 录仪从待用模式唤醒
便携式心电记录仪系统分析与设计
----UML应用案例 ----UML应用案例
心电记录仪外形
上 左 OK 右
记录 删除回放 菜单 停止 Nhomakorabea下
产品的主要功能
可以存储20个心电波（ECGWave)，每个心电波的长度 可以存储20个心电波（ECGWave)，每个心电波的长度 由内存的大小来决定。 具有屏幕菜单，使用方便。 可以设置闹铃，提示用户时间到。 具有LCD显示器可以显示心电波形、心电波形的记录时间 具有LCD显示器可以显示心电波形、心电波形的记录时间 和记录日期、当前时间和当前日期。当前的时间和日期问 题出现在显示器上。 显示器还显示电池使用情况指标。当电量不足时，系统发 出蜂鸣声提醒用户。 具有待用模式（Stand具有待用模式（Stand-by Mode），这样可以节省能量。 Mode），这样可以节省能量。 当不用时，系统关闭外设；当用户随便按一个按键时，系 统激活，返回正常工作状态。
进 进 进 进
随机的 随机的 随机的 随机的
1秒 1秒 1秒 1秒
需求分析
一、识别参与者
用户可以使用系统记录心电信号。 用户可以使用系统回放记录的心电信号。 用户可以删除系统中存放的心电信号。 用户可以设置闹铃。 用户可以更换电池。 用户可以更改当前时间。 用户可以观察时间。 用户可以听到闹铃。 用户可以看到提示信息。 所以本系统的参与者只有一个：用户(User) 所以本系统的参与者只有一个：用户(User)
智能心跳工作原理
智能心跳工作原理
智能心跳监测设备是一种通过传感器测量和记录用户心脏节拍的技术。
它通常由以下几个部分组成：
1. 传感器：智能心跳监测设备通常使用光电式传感器或压力传感器来测量心脏的跳动。
光电式传感器通过照射皮肤并测量反射光的变化来检测心脏跳动，压力传感器则通过测量血管内的压力变化来检测心脏收缩和舒张。
2. 数据处理器：传感器采集到的心跳数据会传输到数据处理器中进行处理和分析。
数据处理器会根据设定的算法来计算心跳频率和心律的稳定性，并将结果显示给用户。
3. 存储器：智能心跳监测设备通常具有内置的存储器，用于存储用户的心跳数据。
这些数据可以通过连接到计算机或智能手机等设备上来进行进一步分析和分享。
4. 用户界面：智能心跳监测设备通常具有用户界面，可以显示心跳频率、心律稳定性等信息。
用户可以通过界面上的按钮或触摸屏进行操作和设置。
智能心跳监测设备的工作原理是通过传感器测量心脏的跳动，并将数据传输到数据处理器中进行分析和计算。
数据处理器会根据设定的算法计算心跳频率和心律的稳定性，并将结果显示给用户。
整个过程需要精确的传感器测量、高效的数据处理和准确的算法计算。
便携式心电监护仪采集系统设计
ｆ２＝———，＝＝三掌＝一＝———，墨＿重霉—＿二＝鲁葺鲁＝＝＝＝一≈１００Ｈｚ ２１ｔ４ＣｇＣＩｏＲＩｅＲｔ ２ｎ４０．１５，ｏ
７
３３ ｘ１３ ｘ３．６×１０。
，
符合心电信号滤波要求。（见图２右下角部分电路） 尽管在前置放大电路中，我们采用了低噪声的 集成运放来抑制５０Ｈｚ工频干扰。但往往在不同环 境中实际测量时，市电电源的干扰和磁场感应不能 完全消除。因此实际电路中我们需要设计一个具有 ５０Ｈｚ陷波功能的滤波器来消除工频干扰。本设计 采用了Ｑ值可调的非对称双Ｔ有源带阻滤波器。可 实现用单一电位器调整陷波器的中心频率。 在本设计中，取Ｃ。＝Ｃ。＝Ｃ。＝Ｃ＝０．０４７ ｕ
位器Ｗ１＝Ｗ，Ｌ＋Ｗ１Ｒ来调整陷波器的中心频率。陷
，ｌ
波器的中心频率为＾２ｉ了君丽ｉ写元页鬲，由
于Ｗ１可调，则中心频率的范围为：
ｆＯＭＡＸ＝—１—亍』———一＊６１．９Ｈｚ
２ｎ、１１３ＣＬ＇Ｒ１２（Ｒ１３＋∥１）
ｆｌ＝瓦～≤ＩＣＴＣ一，Ｒ１４Ｒ
１
２７ｃ
ｚ５
一路运放与Ｃ９、Ｃ１０、Ｒ１６、Ｒ１７构成低通滤波 器，同样，为不损失高频成分。截止频率设计为
圆 圈
有重要意义。
聪嚣囊…ｒ…………一——……１石对姥，尊僖姜蠹璧戮
便携式心电监护仪采集系统设计
心血管疾病是危害人类健康的一种常见疾病。 随着新技术、新器件的出现，心电监护仪监测已 经成为心血管疾病诊断领域中的实用、高效、安 全、准确的重要检测手段。而便携式监护仪以其 小型方便。结构简单，性能稳定等优越性一般用 于非监护室及外出抢救病人的监护。由于心电（ Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ，ＥＣＧ）信号是诊断心血管疾病的 主要依据，因此设计便携式心电监护仪采集系统具
便携式心电记录仪的开发与研究
便携式心电记录仪的开发与研究便携式心电记录仪是一种用于记录和监测人体心脏电活动的设备，具有体积小、便携性强、操作简便等特点。
随着人们对健康关注的增加，便携式心电记录仪在医疗保健领域得到了广泛的应用。
本文将就便携式心电记录仪的开发与研究进行探讨。
一、便携式心电记录仪的发展历程便携式心电记录仪的发展历程可以追溯到20世纪60年代，当时由于心脏疾病的发病率逐渐增加，人们对心脏健康的关注度也在逐渐提高。
为了更好地监测和诊断心脏疾病，科研人员开始研发便携式心电记录仪，以满足各种不同场景下对心电监测的需求。
经过几十年的发展，便携式心电记录仪在技术、功能和外形上都取得了长足的进步。
二、便携式心电记录仪的技术原理便携式心电记录仪主要通过导联电极将人体心电信号转换成数字信号，然后通过内部的处理器进行处理和分析，并最终通过显示屏或者无线传输的方式呈现给使用者。
在技术原理方面，便携式心电记录仪需要解决信号获取、处理、传输和显示等一系列技术难题，同时还需要考虑设备的电源、电磁兼容、防水防护等实际使用中可能遇到的问题。
三、便携式心电记录仪的主要功能便携式心电记录仪具有多种功能，主要包括心率测量、心电图记录、心律失常监测等。
通过对心脏电活动的记录和分析，便携式心电记录仪可以帮助医生进行心脏疾病的早期诊断和监测，并提供有效的辅助诊断数据。
便携式心电记录仪还可以帮助患者进行自我监测和管理，提高心脏疾病的预防和治疗效果。
四、便携式心电记录仪的应用场景便携式心电记录仪的应用场景非常广泛，主要包括医疗机构、家庭健康监测和运动健身等领域。
在医疗机构中，便携式心电记录仪可以作为辅助诊断设备，帮助医生对心脏疾病进行更为全面和准确的诊断。
在家庭健康监测方面，便携式心电记录仪可以帮助家庭成员进行定期的心电监测，及时发现潜在的心脏健康问题。
在运动健身领域，便携式心电记录仪可以帮助运动员和健身爱好者对心率和心电信号进行实时监测，指导他们在运动过程中保持适当的训练强度。
基于S3C44BOX的新型便携式心电监测仪的研制
电
子
测
量
技
术
第 ２ 卷 第 ５期 ９
２０ 年 １ ０６ Ｏ月
ＥＬＥＣ ＴＲ０ＮＩ Ｃ Ｍ ＥＡＳＵＲＥＭ ＥＮＴ ＴＥＣＨＮ０Ｌ ＯＧＹ
基 于 Ｓ Ｃ ４ Ｏ 的新 型 便 携 式 心 ３ ４Ｂ Ｘ 电监 测 仪 的研 制 ＊
张 华 和卫 星 徐 栋 君 陈相朝
输 。以太网接 口通 过隔离很好地切断 了传输线对模拟心 电信号的干扰 ， 而隔离前的 电路均 由隔离浮地 电源供 电， 有效隔绝漏电流和意外高压 ， 保证了系统的安全性。嵌入 式实时操作系统（ Ｔ Ｓｐ ／ ＳＩ协调各功能模块工作 ， Ｒ Ｏ ）Ｃ Ｏ － Ｉ
使系统具有很高的实时性和可靠性 。
Ｓ ｍｓｎ 公司的 ￥Ｃ ４ ０ ａ ｕｇ ３ ４ Ｂ ｘ作为控制核心， 通过液晶屏幕
（Ｃ ） Ｌ Ｄ 对心 电波 形实 时 显示 ， 可 以 通过 Ｔ Ｐ Ｉ 议 利 也 Ｃ ／Ｐ协
信号 （ Ｃ ） Ｅ Ｇ 是诊断此类疾病的重要依据， 对其进行方便 、 快捷的监测 ， 对此类疾病的急救和治疗具有十分重要 的意
关键词 ：心 电；ＡＲ Ｍ；Ｎ２ Ｏ － ；液 晶显示屏 ；Ｔ Ｐ Ｉ ／ ＳＩ Ｉ Ｃ ／Ｐ协议
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｏ ｅ ｏ ｔ ｂ ｅＥＣＧ ｎ ｔ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ３ ４ Ｏ ｓｇ ｆｎ ｖ ｌ ｒ ａ ｌ ｐ ｍｏ ｉ ａ ｅ ｎ Ｓ Ｃ４ Ｂ Ｘ ｏ
Ｚ ａ ｇＨｕ ＨｅＷ ｅ ｉ ＸｕＤ ｎ ｊｎ Ｃ ｅ ｉ ｇｈｏ ｈｎ ａ ｉｎ ｘｇ ｏ ｇｕ ｈ ｎＸａ ｚ ａ ｎ
ｒａｉ ｈ ｅ ｌ ｉ ｉ ｌ ｎ ｅ ｔ ｎｔｒ ｇ ｔｅ ｌｗ－ ｗｅ ２ｂｔＡＲＭ ｒｃｓｏ ｓ ｕ ｅ ｓ ｔｅ ｋ ｒｅ ｆｔｅ ｅｌ ｅｔｅｒａ－ ｍｅ ｄｓ ａ ａ ｄ ｒｍｏｅ ｍｏ ｉ ｉ ， ｈ ｏ ｐ ｚ ｔ ｐ ｙ ｏｎ ｏ ｒ３一ｉ ｐｏ ｅｓｒ ｗａ ｓｄ ａ ｈ ｅ ｌｏ ｈ ｎ
便携式心电检测记录仪设计与开发
－
Ｓ Ｖ
图 ２ 右腿驱动与导联屏 蔽驱 动
如 图 ５所示 。
（ 下转 ２ ４ １页 ）
２ ０ １ ３ ・ ０ ４
中国电子商务． ．２ ３ ９
为了能保 障在 有效 时间内完成碾压 ，初压 、复压和终压速度一定要
移 电流产生的共模电压对心电信号检测影 响很大 ， 因此 ， 右腿 不直接接 地而是接到辅助运放的输出端。 右腿驱动 电路可看成以人体为相 加点 的
共模电压并联负反馈电路 ， 流人人体的位移电流基本等于反馈 电阻上 的 图 ４ 电平抬升及末级放大 电路
驱动电流 。只要 放大器 ｕ ５ 的开环增益足够大 ，即使有较大的位移电流
１ ｋ Ｑ
图 ３ 中间放大级电路图
（ ５ ） 滤波 电路。心电信号频率较低 ，直流成份大，频率范围在
０ ． ０ ５ Ｈｚ ～ １ Ｑ Ｏ Ｈｚ ，９ ０ ％的 Ｅ Ｃ Ｇ频谱能量集 中于 ０ ． ２ ５ Ｈ ｚ ～ ３ ５ Ｈｚ之间。根据
美 国心 电学会确定 的标准 ， 滤波器 的截止频率为 ０ ． ２ ５ Ｈ ｚ ～ ４ ０ Ｈ ｚ 。考虑到 实 际电路误差 的影 响，将滤波器截止频率设置为 Ｏ ． ８ Ｈ ｚ ～ ９ ０ Ｈ ｚ 。高通滤
一种便携式心电监测仪的设计
关 键词 ： 心电信号；Ｒ 波； Ｑ Ｓ 检测； 心律失常
中 图分类号 ：７ ． ７２ ２
文 献标识 码 ： Ａ
文章编 号 ：０ ５— ４ ０ ２ １ ） １— １ ５一 ４ １ ０ ９ ９ （０ ０ ０ ０ ０ Ｏ
心 血管疾 病 是威 胁 人 类 生命 的 主要 疾 病 之 一 ，
目前 具 有心 电检测 、 析功能 的设 备价 格不 菲 ， 且 分 而 主要是 在 医院等 医疗 场 所 才 有 ， 人 监 护使 用 很 不 个 方 便 。也有针 对个 人 的便 携 式 产 品 ， 但一 般 仅 能 记
录、 存储 心 电数据 而不 带分析 功 能¨ 。
随着 电子 技术 的发 展 ， 件性 能大 大提 高 ， 开 器 使
ｄ ｔ ｔ Ｒ ｏ ｐｅ ｎ ｎ ｌ ｅｉ ｒａ ｔ ｎ ｍｂｄｆｅｓｓ ｍ，Ｓ ｅＥ Ｇ ｄｔ ｃｎｂ ｔ ｅ ｘ ｆｒ ｅｅ Ｓｃｍ ｌｘａ ｄａ ａ ｚ ｅｌ ｉ ａ ｄ ｅ ｅ ｌ ｙｔ ｃＱ ｙ ｎ —ｍｅ ｉ ｅ Ｏｔ Ｃ ａ ａ ｅｓ ｒｄｉ ｔ ｔ ｏｍ ｈ ａ ｏ ｎｅ
第３ ３卷 第 １ 期
２１ ０ ０年 ２月
电 子 器 件
Ｃｈｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｏ ｌｃ ｏ ｅ ｉｅ ｉｅ ｅＪ ｕｎ ｌ ｆＥｅ ｔ ｎ Ｄ ｖｃ ｓ ｒ
Ｖｏ ＿ ３ Ｎｏ １ １３ ．
便携式心电监护系统的设计与解决方案(优选.)
便携式心电监护系统的设计与解决方案心电图(ECG)是心脏疾病诊断的重要手段。
常规心电图是病人在静卧情况下由医院的心电图仪记录的短时间心电活动，由于心脏病发作带有很大的偶然性和突发性，所以在非发作期做常规心电图检查获取疾病信息的几率很低。
因此，将心电监护从病床边、医院内扩展到家中，实现实时远程监护具有重要的现实意义。
互联网尤其是无线网络的迅速普及促使嵌入式技术应用的条件日趋成熟，此外，心电监护对心脏病诊断的重要性也使得远程监护也具有现实的可能性。
本文主要研究并设计了一套实用的便携式移动心电监护系统。
通过该系统可以随时随地将患者的心电信号通过GPRS网络无线发送到设在医院的PC机上，或者将心电数据先存储在本系统中，然后再通过USB实现高速回放。
一、系统的总体设计本文所设计的便携式移动心电监护系统由心电监护仪、通信网络和监护中心三部分组成(如图1所示)。
其工作过程如下：图1：便携式心电监护系统总体框图。
心电监护仪由患者随身携带，通过粘贴式电极可随时采集用户的心电数据，并进行放大、滤波、A/D转换，然后存储到串行闪存中。
当存储一定时间的心电数据后，可以通过GPRS 无线上网，利用无线网络将数据传送给位于监护中心的上位机。
也可通过USB直接连接到上位机，进行本地高速回放。
本文将重点介绍心电监护仪的设计。
由于是便携式设备，所以设计时必须考虑尽量降低功耗、体积和成本。
经过反复地分析比较，最终决定采用Z-World公司的工业级控制芯片Rabbit3000微处理器作为心电监护仪的主芯片。
尽管Rabbit3000是8位微处理器，但其内存空间可达1M，主频可达22M。
它具有丰富的接口资源，共有40条并行I/O口线(与串行口共用)。
此外，该器件的功耗非常低，处理器时钟可由32.768KHz振荡器驱动，并将主振荡器断电。
此时电流约为100μA，而处理器仍能保持每秒10,000条指令的执行速度。
二、系统硬件设计在进行总体硬件设计时，以Rabbit3000高性能微处理器为核心，利用外部接口扩展了512K 的并行Flash和512K的SRAM，存储空间达到1M，并扩展了USB接口。
（完整版）基于STM32的便携式心电图仪设计
（完整版）基于STM32的便携式⼼电图仪设计⽬录1 引⾔ (1)1.1⼼电图仪在医学领域中的应⽤ (1)1.2便携式⼼电图仪的发展状况 (2)2 系统总体设计 (4)2.1主要功能 (4)2.2系统设计⽅案 (5)3 便携式⼼电图仪的硬件设计 (6)3.1最⼩核⼼系统的设计 (7)3.1.1处理器的选择 (7)3.1.2最⼩核⼼系统电路的设计 (8)3.2⼈机交互界⾯的设计 (12)3.2.1显⽰界⾯设计 (12)3.2.2按键设计 (14)3.3前置放⼤电路以及右腿驱动电路 (15)3.4滤波电路以及陷波电路的设计 (16)3.5电源电路的设计 (18)4 便携式⼼电图仪的软件设计 (19)4.1软件开发平台 (19)4.2软件系统整体设计 (21)4.2.1软件总体分析 (21)4.2.2 STM32 软件系统设计流程 (21)4.2.3软件总体流程图 (23)4.3信号采集程序设计 (23)4.4数字滤波程序设计 (25)4.5液晶程序设计 (26)5 系统调试结果及误差分析 (27)5.1调试⼿段 (27)5.2测量调试以及分析 (28)5.2.1采集电路的测试 (28)5.2.2 滤波算法测试 (29)5.2.3 整体测试和结果分析 (30)结束语 (32)参考⽂献 (34)1 引⾔随着社会的进步、经济的发展以及⼈们⽣活⽔平的逐步提⾼，我国⼈⼝⽼龄化程度越来越严重，与此伴随的⼼脏病⼀类的疾病的发病率也不断攀升，⼈们的⾝体健康产⽣了巨⼤的威胁。
相关数据表明，我国因⼼脑⾎管疾病死亡的⼈数将近占总死亡⼈数的⼀半[1]。
根据相关部门的调查显⽰，我国每年⼤约有近⼀半的死亡病例为冠⼼病，⽽且死亡率还在逐年递增。
每年约有16万名患者接受⽀架植⼊⼿术，⼿术施⾏每年的增长率超过了五分之⼀。
在我国因⼼脑⾎管疾病每年耗费达3000亿元，由于受测试⼿段的局限，预防率、治疗率及控制率依然很低。
预防率是有效防治⼼脑⾎管疾病的关键因素，⽽且有效的⽅便的⼼电监测仪器是完成这⼀任务的有⼒⼯具。
便携式心电监护仪设计
便携式心电监护仪设计
一、现有研究现状
自20世纪80年代以来，心电监护仪一直是心血管疾病检测和诊断的
基础设备，在心血管研究领域中发挥着重要作用。
然而，人们对心电监护
仪设备不断改进和升级，使其更紧凑、轻便，方便携带，同时也有助于提
高设备功能和精度，从而使其应用场景更加广泛。
研究表明，目前的心电监护仪通常使用现有设备中的传感器，用于检
测心电活动，并在电极板上录制和分析心电图。
然而，由于器件的体积大，成本高，分析准确度低，设备的可移动性不强，使得心电监护仪在移动医疗、家庭监督以及便携式心电图等方面仍存在一定的不足。
二、设计目的
本设计旨在研发一种新型的、具有更强移动性、功能更强的便携式心
电监护仪，以更有效、更精确地检测心电图并分析诊断，从而改善病人的
健康管理水平。
三、设计参数
新型心电监护仪采用更新的传感器设计，具有更高的准确率和灵敏度，能够更准确地获取心电图信号。
设备采用小型化芯片，能够支持更多样化
的计算机技术，以实现心电图信号处理和数据传输。
便携式远程心电监护仪的原理
便携式远程心电监护仪的原理与设计实例时间：2008-08-22 10:05:00 来源：EDN 作者：HHCE （Home Health Care Engineering）这门学科正随着人类对健康的重视和远程医疗的发展而逐渐走进人们的生活。
它提倡的是一种“在家就医，自我保健，远程诊断”的理念，把高科技与医疗结合起来。
HHCE的出现符合21世纪社会老龄化、医疗费用日益高涨以及人们生活健康质量高要求的趋势，同时可实现医疗资源共享，提高边远地区的医疗水平，因此具有特别旺盛的生命力。
HHCE系统提供一种对于家庭、社区医疗、出诊医生有效便捷的医疗监测解决方案，具有心电信号监测功能的监测器是HHCE系统的重要组成部分。
就国内而言，该类产品的研究也属于刚起步阶段，远程网络也只是简单的完成数据库医疗数据的存储和传输，还没有真正完成将网络与医疗器械相结合。
在国际方面，世界各国在此的研究均投入大量资金，但依然主要是使用价格昂贵的仪器完成医疗数据采集，然后依托PC/internet网络完成数据采集以及网络诊断[1]。
SOPC（System On Programmable Chip）即可编程片上系统，是随着现代计算机辅助设计技术、EDA(Electronic Design Automation)技术和大规模集成电路技术高度的发展而出现的，是一种基于FPGA解决方案的SOC。
本设计采用了SOPC技术，以Altera公司的NiosII软核处理器作为CPU，并移植了当今主流的uclinux操作系统。
使该系统具有高稳定性、便携式、功能可升级扩展、面向用户、远程控制等特点。
1 系统介绍便携式远程心电监护仪主要由心电信号的前端采集与调理模块、心电信号处理与存储模块、数据显示模块和远程传输控制模块等四个关键模块组成，系统功能结构如图1所示。
该监测系统的硬件平台采用Altera公司CycloneII 2C35 FPGA芯片，采用SOPC(片上可编程系统)技术将NiosII软核处理器、存储器、功能接口和扩展I/O口等集成在一块FPGA芯片上，外围扩展心电数据采集板、网络、LCD屏、触摸屏/键盘、SD存储卡等硬件来实现系统的硬件架构，且带有可扩展的I/O接口，便于以后系统功能升级与扩展。
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）。
心率检测仪原理及设计要点
心率检测仪原理及设计要点心率检测仪是一种用于检测人体心率的设备，它可以通过测量心脏搏动的频率来帮助人们了解自己的心脏健康状况。
本文将介绍心率检测仪的原理及设计要点，以帮助读者了解该设备的工作原理并进行设计。
首先，让我们先来了解心率检测仪的工作原理。
心率检测仪主要通过测量心脏搏动的频率来确定心率。
一般情况下，心率检测仪会使用传感器来检测人体的脉搏或心电信号。
其中，最常用的传感器是光电传感器。
光电传感器通过将红外光源和光敏元件安装在一个透明的指夹或手环上，通过指尖或手腕的血液流动来检测心率。
在使用光电传感器进行心率检测时，光敏元件会监测到由心脏搏动引起的指尖或手腕的微小变化。
这些变化会导致血液的颜色和透明度发生变化，从而引起透射到皮肤上的光的吸收和散射的变化。
光电传感器会测量这些光的变化，并将其转换为电信号。
接着，心率检测仪会对这些电信号进行处理，计算出心率的数值，并通过显示屏或其他输出方式进行展示。
在设计心率检测仪时，关注以下几个要点是至关重要的：1. 合适的传感器选择：选择合适的传感器是设计一个有效的心率检测仪的关键。
光电传感器是目前应用最广泛的传感器之一，但还有其他的选择，如电容传感器、压阻传感器等。
设计师需要根据具体的需求选择最适合的传感器。
2. 信号处理算法：心率检测仪的信号处理算法对测量结果的准确性和稳定性至关重要。
信号处理算法可以通过滤波、放大和计算等步骤来提高心率测量的准确度。
设计师需要熟悉信号处理技术，并根据实际情况进行优化。
3. 功耗优化：心率检测仪通常是便携式设备，因此功耗控制非常重要。
设计师需要选择低功耗的元件和优化电路设计，以延长电池寿命并提高设备的可用时间。
4. 数据传输与显示：心率检测仪通常需要将测量结果传输给用户或其他设备。
设计师需要选择合适的通信方式和界面，如蓝牙、USB等，并设计相应的显示界面，使用户可以方便地查看心率数据。
此外，为了提高心率检测仪的可用性和用户体验，设计师还可以考虑以下几个方面：1. 设计人体工学：心率检测仪的佩戴舒适度对用户体验至关重要。
便携式心电仪原理
便携式心电仪原理English:The principle of a portable ECG machine is based on the detection and recording of the electrical activity of the heart. This is achieved through the use of electrodes attached to the patient, which pick up the electrical signals generated by the heart as it beats. These signals are then amplified and filtered by the machine to remove any background noise or interference. The resulting signal is then displayed on a screen or printed out as a graph, known as an electrocardiogram, which can be interpreted by a healthcare professional to assess the heart's rhythm and detect any abnormalities. Portable ECG machines are designed to be compact and lightweight, allowing for easy transportation and use in a variety of settings, such as in ambulances, clinics, or even at home.中文翻译: 便携式心电仪的原理是基于检测和记录心脏的电活动。
医疗领域中智能心电监测设备的设计原理
医疗领域中智能心电监测设备的设计原理智能心电监测设备在医疗领域中扮演着重要的角色。
它们被广泛应用于心脏病患者的监测和诊断。
设计原理是这些设备的核心要素之一，因为它决定了设备的准确性、可靠性和功能。
设计原理是智能心电监测设备成功运作的基础。
这些设备主要由传感器、数据采集和分析系统、显示屏和用户界面组成。
以下是关于这些组件的详细以及如何将它们整合到一起以实现智能心电监测设备功能的讨论。
首先，设备的核心是心电传感器。
传感器的作用是捕捉和记录心脏发生的电信号。
它们通常由数个电极组成，这些电极在身体的特定位置附近放置。
当心脏肌肉发生收缩时，产生的电信号被传感器捕捉到。
传感器记录下来的数据代表了心脏的电活动。
其次，在数据采集和分析系统中，传感器捕捉到的数据被转换成可以被处理和分析的数字信号。
这个系统负责从传感器中读取数据，并进行必要的滤波、放大和数字转换，以确保准确的测量结果。
这些数据随后被传输到其他部件进行进一步的处理和分析。
第三个重要的组件是显示屏和用户界面。
这些组件负责将采集和分析系统处理的数据以可视化的方式呈现给医生或患者。
通常情况下，显示屏上会显示心电图，以及相应的心律失常、异常波形等信息。
用户界面也可能包含其他功能，例如数据存储、报警系统和数据共享功能。
以上是智能心电监测设备的三个主要组件。
为了实现设备的智能性，还需要引入一些先进的技术和算法。
例如，人工智能和机器学习可以用于自动识别和分类心律失常，从而提供更准确的诊断结果。
此外，无线通信技术可以实现设备与其他医疗设备或云端服务器的数据传输和远程访问。
在智能心电监测设备的设计中，还需要考虑到适用于不同人群的需求和使用环境。
例如，针对长期心脏病患者的设备可能需要具备便携性和佩戴舒适性，以便他们在日常活动中方便地佩戴和使用。
此外，对于临床医生而言，设备的易用性和数据的可读性也是设计中需要考虑的因素。
总结起来，智能心电监测设备在医疗领域中的设计原理主要包括传感器、数据采集和分析系统、显示屏和用户界面等核心组件。
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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。
我们选用AD620仪表放大器作为系统前置放大器，它具有低噪声、低漂移、高共模抑制比、高输入阻抗等特点。
它的增益通过1脚和8脚的电阻Rg来调节，可达1－100倍，计算公式为：G＝49.4 /Rg+1。
我设计初级放大倍数在七级左右，选用精度为0.01％，阻值为8.25 的精密线绕电阻，后级选用TL064将信号放大到A/D转换器的输入电平要求。
图三心电后级放大及滤波电路为抑制直流漂移和放大器通带外的低频噪声，设计一个RC高通滤波器；因心电信号的频率在100HZ以下，为消除高频信号和的工频干扰，还设计了低通滤波和带阻滤波器。
为防止导联松动和脱落，设计导联检测电路，电极脱落时，比较器的输出电平由正常的高电平变为低电平，产生报警信号，提醒患者检查导联。
右腿驱动电路，人体共模电压检测出后，经倒相放大反馈到人的右腿上，而没有直接与放大器的地相联，这样人体的位移电流不流到地，而是流到运放的输出端，对AD620减小了共模电压的拾取。
3．2、嵌入式处理器及外围电路S3C44B0X是Samsung公司为手持设备和一般类型的应用提供了高性价比和高性能的微处理器解决方案。
CPU内核采用ARM公司设计的16/32位ARMTDMI RISC处理器（66HZ），内核工作电压为2.5V，带有8KB的高速缓存，外部存储控制器8个bank,共256MB，8通道10位ADC和支持彩色/黑白显示LCD控制器，具有普通、慢速、空闲和停止功耗控制模式，精简出色的全静态设计适合于低成本和功耗敏感的设计。
3.2.1、A/D转换对心电信号的采用精度的考虑主要是出自于对ST段异常分析处理的要求，ST段电平变化为0.05mV已经得到公认，因此采样精度至少为0.025mV。
根据美国心脏学会AHA 标准和Nyquist采样定律，当信号采样频率等于或大于信号最高频率的2倍时，就可以从抽样后的信号中不失真的还原出原信号。
ECG频率范围为0.05－100HZ，我们取采样频率为200HZ，即采样周期为5ms.S3C44B0X内部有一个逐次逼近型8路模拟信号输入的10位ADC，输入满刻度电压为2.5V，能分辨出来的输入电压变化的最小值为2.5V/210=2.5mV，心电采集放大倍数约为1000倍，输入端的最小分辨率约为2.5mV/1000=0.0025mV，故完全满足系统采用要求。
3.2.2、系统程序存储器Flash ROM和SDRM扩展S3C44B0X自身不具有ROM，因此必须外接ROM器件来存储掉电后仍需要保存的程序代码和数据。
我们采用了SST公司推出的容量为1MB×16的CMOS多用途FlashROM,它具有可靠性好、功耗低、读取速度快等优点。
系统复位后，首先从0X00000000地址处开始执行，系统启动代码应该以此地址开始存放，所以Flash映射在处理器的Bank0区域内。
采用Linksmart公司的一种容量为8MB的SDRM L43L16064作为系统程序的运行空间、数据区和堆栈区，供系统快速读写。
它的存储方式为4Bank×1MB×16，采用多Bank 和管道结构，具有自动刷新、低功耗和掉电模式。
其存储空间映射在S3C44B0X的Bank6上，地址范围为：0XC000000H-0XCFFFFFFH。
3.2.3、液晶显示LCD和键盘模块为了使用户能够对采集到的心电信号有一个直观的印象和进行常识性的观察，我们采用了EPSON公司的EG1147型FSTN单色液晶显示模，对时间、波形、心电参数和系统菜单进行显示，同时配合按键进行仪器控制和设定。
它的显示器点阵为240×320，采用EL背光源，自带驱动器，通过对S3C44B0X内置LCD控制器编程，将定位在存储器的显示缓冲器内的图像数据传送给外部LCD的驱动器中，PC口和PD口作为LCD驱动接口，设置PC口工作在第三功能状态，PD口工作在第二功能状态。
3.2.4、以太网模块设计S3C44B0X没有集成网络接口控制器NIC（Network Interface Controller），因此我们为系统扩展了一个REALTECK公司的RTL8019AS控制器，它与NE2000兼容，软件移植好，接口电路简单。
RTL8019AS工作原理：驱动程序把要发送的数据按照指定格式写入芯片并启动发送命令即可。
反之，芯片从物理通道上收到信号会直接根据以太网协议把他们转化成相应格式的数据，并发出中断，请求CPU读取数据。
四、系统软件设计软件设计主要包括嵌入式操作系统uClinux在S3C44B0X上的移植，心电数据的采集和存储，基于S3C44B0X的嵌入式GUI的实现，网络设备驱动程序开发等。
4.1、嵌入式uClinux操作系统在S3C44B0X上的移植uClinux是专门针对无MMU(Memory Management Unit 内存管理单元)的处理器而设计的一种免费开放源代码的操作系统。
支持多任务，采取模块化设计。
系统移植可分为bootloader和内核的移植两大部分。
Bootloader从本质上讲它不属于系统内核，在CPU上电启动后即开始运行，创立初始化环境和引导内核。
这部分代码用汇编语言编写，主要完成硬件初始化，对系统的存储映射（memory map）进行初始化设置等操作，同时改变PC值，使得CPU开始从SDRM 执行操作系统的内核。
内核移植时首先RedHat Linux环境下下载源代码文件包建立交叉编译环境，接着进入uClinux-dist文件夹进行内核配置，系统配置主要由三部分组成：Makefile、配置文件（config.in）和配置工具（在/script目录下）。
运行make menuconfig命令，会现顶层菜单，选择硬件系统、内核版本和C库的选择，我们在这里vendors选Samsung的S3C44B0X，内核版本为Linux-2.4-x,C库选uClibc。
接着要修改源代码，对应于各个硬件的子目录中，例如在uClinux-dist/linux-2.4-x/drivers/修改或增加驱动程序；保存设置退出后运行再执行make dep和make lib_only命令,生成C库；运行make user_only 生成应用程序；接着运行make romfs和make image,生成rom文件系统，拷贝内核文件到uClinux-dist/images中；最后运行make,生成可供嵌入式系统运行的内核文件，这时可以在uClinux-dist/images中出现三个文件:含“rom”是压缩内核，含“ram”是直接运行的内核，romfs.img是uClinux的文件系统。
“ram”和“rom”文件可以通过超级终端从PC串口下载到嵌入式系统的内存中直接运行，这时超级终端上也将显示uClinux的启动信息。
4.2、基于S3C44B0X的嵌入式GUI的实现屏幕驱动的程序设计主要是PSD（Pointer to Screen Device）的结构指针，指针所指向的结构中记录了有关的一切属性，根据显示属性判断选择那个子函数来提供有关的显示函数。
图形引擎调用PSD完成矩形，圆形等作图函数，这些函数调用底层的屏幕驱动基本作图函数来完成图形显示。
4.3、RTL8019AS驱动程序在uClinux下的实现在uClinux中，网络接口被看作是一个发送和接收数据包的实体，用一个net_device 的数据结构表示，在数据结构中定义对网络接口的各种操作。
程序我们是在uClinux网络驱动文件的基础上修改而成，主要修改在/drivers/net下的两个文件：ne.c和8390.c，包括芯片的初始化、收包、网络注册等大部分工作。
内核在初始化时会自动调用函数ne_probe()，读取RTL8019AS标识寄存器，检测设备是否存在以决定是否启动驱动程序，配置和初始化硬件，然后初始化net_device结构中的变量，再调用Rtl8019as_init()对RTL8019AS做寄存器的相关设置，最后根据starp的值来启动和关闭RTL8019AS。
五、结束语针对心电信号ECG极其微弱和极易受到外界干扰的特点，本文的创新点为采用具有低漂移、共模抑制比的仪表放大器AD620对信号进行初级放大，并设计右腿驱动电路以增强信号的抗干扰能力；LCD的引入给人直观的印象和常识性的判断；采集到的数据可通过以太网实时传输到远程数据中心，供专家分析和诊断；嵌入式uClinux的引入保证了系统稳定、可靠的运行；小型化的设计，更有利于患者的携带。