模拟心电信号发生器的研制
单片机模拟心电图发生器的制作
单片机模拟心电图发生器的制作
袁云来;朱剑铭
【期刊名称】《上海生物医学工程》
【年(卷),期】1999(020)002
【摘要】本文介绍了采用８９Ｇ５１单片机的心电图信号发生器的原理和制作。
本仪器小巧，灵便，能模拟产生标准件的十二导联心电图波形信号，可用来调整心电图仪和心电监视器的增益，走纸速度以及检查导联线，病人电极的性能。
【总页数】3页(P61-63)
【作者】袁云来;朱剑铭
【作者单位】上海第二医科大学附属新华医院;上海第二医科大学附属新华医院【正文语种】中文
【中图分类】TH772.207
【相关文献】
1.基于单片机闭环控制信号发生器的设计与制作 [J], 张战峰;郭孟红;严凯博
2.心电图模拟发生器 [J], 苏国清;汪佑夫
3.用AVR单片机制作电视信号发生器 [J], 耿振华
4.基于MATLAB用单片机制作波形发生器 [J], 黎子睿
5.采用单片机制作电视信号发生器 [J], 李峰
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作
《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作1 整机设计1.1 设计任务及要求结合所学的模拟电子技术知识，运用AD画图软件，设计并制作完成一简易函数信号发生器，要求能产生方波和三角波信号，且频率可调，并自行设计电路所需电源电路。
1.2 整机实现的基本原理及框图函数信号发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形。
其电路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成电路。
本课题需要完成一个能产生方波、三角波的简易函数信号发生器。
产生方波、三角波的方案有很多种，本课题采用运放构成电压比较器出方波信号，采用积分器将方波变为三角波输出，其原理框图如图1所示。
直流电源电路一般由"降压--整流--滤波--稳压"这四个环节构成。
基本组成框图如图2所示。
电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变成整流电路所需要的电压u。
因此，u 1=nui(n为变压器的变比）。
整流电路的作用是将交流电压u1变换成单方向脉动的直流U2。
整流电路主要有半波整流、全波整流方式。
以单相桥式整流电路为例，U2=0.9u1。
每只二极管所承受的最大反向电压URM =√2u1，平均电流I D(av)=12IR=0.45u1R对于RC滤波电路，C的选择应适应下式，即RC放电时间常数应该满足：RC=(3~5)T/2,T为50Hz交流电压的周期，即20ms。
2 硬件电路设计这是直流电源电路的原理图，由“降压——整流——滤波——稳压”这四个环节构成。
通过变压把电网 220V 的交流电压变成整流电路所需要的电压，4个二极管的作用是整流，电容起滤波的作用，再经过7812跟7912进行稳压，2个LED灯起指示作用。
这部分采用运放构成电压比较器出方波信号这部分采用运放构成积分器将方波变为三角波输出3 制作与调试过程根据要求画出实验电路的原理图，根据测量元器件来确定孔径的大小，元器件管脚间的距离以及元器件的大小，导入PCB后改好规则，布好局后连线，布局时要留出一定位置来放变压器，放置姓名学号，这样制版的第一步就做好了。
模电实验波形发生器实验报告
模电实验波形发生器实验报告模电实验波形发生器实验报告实验名称：模拟电路波形发生器设计与制作实验目的：1.了解正弦波、方波、三角波等基本波形的特性及产生方法；2.掌握模拟电路的基本设计方法和制作技巧；3.加深对电路中各元件的认识和使用方法；4.提高实际操作能力和动手能力。
实验原理：波形发生器是一种模拟电路，在信号发生领域具有广泛的应用。
常见的波形发生器包括正弦波发生器、方波发生器、三角波发生器等。
正弦波发生器：正弦波发生器是一种周期性信号发生器，通过正弦波振荡电路产生高精度的正弦波信号。
常见的正弦波振荡电路有RC，LC和晶体振荡管等。
我们使用的正弦波发生器为Wien桥电路。
方波发生器：方波发生器属于非线性信号发生器，根据输入信号的不同，可以分为单稳态脉冲发生器、双稳态脉冲发生器和多谐振荡器等。
我们使用的方波发生器为双稳态脉冲发生器。
三角波发生器：三角波发生器是一种周期信号发生器，通过将一个线性变化的信号幅度反向后输入到一个比例放大电路中，就可以得到三角波信号。
我们使用的三角波发生器为斜率发生器。
实验步骤：1.按照电路原理图连接电路；2.打开电源，调节电压并测量电压值；3.调节电位器，观察波形在示波器上的变化；4.分别测量各波形的频率和幅值，并记录实验数据；5.将实验结果进行比较分析。
重点技术：1.电路连接技巧；2.相关工具的正确使用方法；3.电路元器件的选择和使用；4.测量和计算实验数据的方法。
注意事项：1.实验中使用电源时应注意电压值和电流值，避免短路和电源过载现象的发生；2.连接电路时应注意电路的接线和连接端子的位置，避免短路和错误连接的情况；3.在实验中应注意对电路元器件的选择和使用，确保电路的正常工作；4.测量和计算实验数据时应认真仔细，避免计算错误和实验数据异常的情况。
实验结论：通过本次实验，我们成功设计和制作了正弦波发生器、方波发生器和三角波发生器。
在实验过程中，我们掌握了模拟电路的基本设计方法和制作技巧，加深了对电路中各元件的认识和使用方法，并提高了实际操作能力和动手能力。
多功能医学心电信号发生器研制
通 过 LCD 屏 显 示 出 来 ，便 于 指 示 和 操 作 。 在 显 示 模 块 中使用的北京铭正同创科技有限公司生产的 MzT24⁃2 显示器，它是一块高画质的 TFT 真彩 LCD，带有丰富的 接 口 、编 程 使 用 方 便 、扩 展 接 口 容 易 等 优 异 性 能 。 MzT24⁃2 内置专用驱动和控制 IC（SPFD5408），并且驱动 IC 自己集成显示缓存，无需外部显示缓存。 2.5 低通滤波部分
Development of multi⁃function ECG signal generator
HUANG Yu⁃yan
（Department of Information Technology，Hainan Medical College，Haikou 571101，China）
Abstract： A generator that can output standard ECG signal used in medicine and output other waveform signals is de⁃ signed. In the design process， the design requirements of the generator，every part of the circuit of its hardware and each part of program of its software are researched. The software debugging results proves that the generator has reached the design require⁃ ment. The generator was designed，which can meet the application requirements of ECG instrument calibration and mainte⁃ nance for a variety of medical schools.
数字技术和软件仿真相结合的心电图信号发生器
下 。 个 心动周 期 对 应 的 心 电 图片段 是基 本 一致 每 的 。 典 型 的 正 常 ＥＣ Ｅ ｅｔ ｃ ｒｉ ｒ ） 形 如 Ｇ（ ｌｃｒ ａｄ ｇａ 波 ｏ ｏ ｍ
图所 示 。其 中各个 波段 的意 义如下所 述 。
化 的 曲线 。这 个 曲 线 就 是 心 电 图 Ｊ 围 绕 有 关 １ 。
心电图 的研 究 工作 有 许 多分 支 ， 中心 电 图信 号 其
的模拟和应 用 就是其 中之 一 。 心 电图信号 是 一 种 复杂 波 形 ， 准确 模 拟 标 准 的心 电 图波 形 ， 医 疗仪 器 的研 制 ， 号 处理 研 在 信 究， 自动监护 系 统 的质 量 检验 以及 影视 剧 中抢 救 病人 时某些镜 头 的拍摄 中都 十分 重要。本 文采用 Ａ ＭＥ ８ ｃ ０ ｌ 片 机 作 为 微 处 理 机 （ ｕ） Ｔ Ｌ ９ ２５ 单 ＭＰ ， 将数 字技术 和 软件 仿 真技 术 结 合 ， 制成 心 电图 研 信 号发生器 ， 实现 了上述 目的 。
图 １ 典 壁 心 电信 号 波 形 图
Ｐ波 为心房 肌除极 化 过程 的电位 变化 ； Ｐ Ｒ问期为 兴奋从 窦房 结通 过 房 室交 界 区到 －
心室开始 除极 化 的时间段 ；
１ 基 本原 理
一
个典 型的 心 电 图信 号 波形 如 图 ｌ所示 ， 其
ＱＲ Ｓ渡 群 为 心 室 肌 除 极 化 过 程 中 的 电 位 变化 ；
关键 词 ： 心电图 ； 片机 ； 发生 器 单 信号
摘要 ： 介绍 了采 用 Ａ ＭＥ ８ Ｃ ０ １ Ｔ Ｌ ９ ＇ ５ 单片机 作为微处理机 （ ｕ）将数字技术和软 件仿真结合 ． ２ ＭＰ ． 研
一种虚拟心电信号发生器
组 合的 方式 ， 台有 关 心 电专 家 的知识 或 有关 文 献 报 结
道 ， 产 生所需 Ｅ Ｇ 数 据 的心 电发生器 ． 来 Ｃ
以神 经 网络 为例 ， 它能 较好 的模拟 人类形 象 思维 ，
通 常只需 通过 直观 的视 觉方 式从 专家那 里 录入所 需 的 心 电波形 ， 适 当特 征抽 取 ， 相应 的知识引 人 到系统 经 将 中． 在波形 的录入过 程 中 ， 往需大 量 的原始 数据 供 专 往 家选择 ， 现 实 中某 些所 需数 据往 往无 法及时 采得 ． 但 虽
形状 ， 可对 合成波 形进 行 手动修 改 ， 到所需 的最 终 并 得
波形 ．
号的不 同数 据 、 型的病 理 信 号 数据 以及 处 于正 常 与 典 异常心 电信 号边 界 的数 据 用 于训 练 和 测试 ， 这些 信 号
往 往不 易 获 得 ， 而力 图 以数 据 库去 包 含 研究 所 需 的 全
波 群形 态 的相似性 ， 系统 应 达到 以下 几点基 本要 求 ： １能够 对 实际 采集 的数据 做 适 当修 改 ， 到所 需 够将 时序数 据 转 化二 维 图形 ， 图形方 式下 ） 在 编辑 ， 可将 编辑 结果转 为时序数 据． 并 ３用 户 可 以利用 一 些 标准 的单 位特 征 波形 ， 某 ） 如 些 常 见 病 理 ＰＱＲＳＴ 复 合 波 ， 成所 需 波 形 的 基 本 — — 台
维普资讯
天 津 大 学 学报
第 ３卷 ５
第 １ ２０ 年 １ 期 ０２ 月
Ｊ ＯＵ ＲＮＡＩ ＯＦ Ｔ１ ＡＮＪＮ Ｉ ＵＮ Ｉ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｖｏ ． ５ Ｎｏ １ Ｊ ｎ ２ ０ Ｉ １３ ． ａ ． ０２
基于DSP的可调参数心电信号发生器设计_郑晨
ｗｗｗ．ｅｃｄａ．ｃｎ２００８．９０引言本文介绍的心电信号发生器可用于医学模拟人（ＭｅｄｉｃａｌＰａｔｉｅｎｔＳｉｍｕｌａｔｏｒ，ＭＰＳ）方面的心脏模拟人设计。
医学模拟人是一种复杂的、计算机控制的、用于医学救助训练的模拟仪器，像其他很多模拟仪器一样，心脏模拟人是为医护人员提供训练的模拟仪器。
目前，国内已有的心电信号发生器有基于ＡＴＭＥＬ公司ＡＴ８９Ｃ５５的多功能心电信号发生器、数字化多种异常心电图发生器、心电模拟仪等，以上产品的价格均较高，如心电模拟仪的市场价为３万多元人民币，同时这些产品也不能满足医学模拟人实际开发中的要求，本文针对医学模拟人对心脏模拟信号的要求，采用产生模拟心电信号的动力学模型，并利用高速信号处理器（ＤＳＰ）和复杂可编程逻辑器件（ＣＰＬＤ）来实现该心电信号发生器。
１心电信号算法１．１心电图心电信号是一种随时间变化的信号，主要反映引起心脏的纤维收缩并随后放松的离子电流运动。
一个正常的ＥＣＧ循环代表一次心跳连续的心房去极／复极和心室去极／复极的过程。
图１所示是一种正常的ＥＣＧ波形图。
其中Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ和Ｔ用于表示ＥＣＧ波形的波峰和波谷。
１．２心电信号算法ＭｃＳｈａｒｒｙＰＥ和ＣｌｉｆｆｏｒｄＧＤ等人提出的心电信号动力学模型，用三个微分方程组成的方程组表示如下：ｘ＝αｘ－ωｙｘ＝αｙ＋ωｘｚ＝－ｉ∈（Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔ）"αｉΔθｉｅｘｐ（－θ２ｉ／２ｂ２ｉ）－（ｚ－ｚ０）式中，α＝１－ｘ２＋ｙ２#，ｚ０＝Ａｓｉｎ（２πｆ２ｔ）Δθｉ＝（θ－θｉ）ｍｏｄ２π，θ＝αｔａｎ（ｙ，ｘ），ｚ０＝Ａｓｉｎ（２πｆ２ｔ），ｆ２为呼吸频率，ω是极限环的角速率，θｉ为极限环的圆心角，αｉ为极限环上特征点所对应的ｙ轴值，ｂｉ为极限环上特征点所对应的ｘ轴值。
收稿日期：２００８－０４－１０基于ＤＳＰ的可调参数心电信号发生器设计郑晨，贺忠海，于文飞（东北大学秦皇岛分校，河北秦皇岛０６６００４）摘要：介绍了一种基于心电信号的动力学模型来产生心电信号的全数字信号发生器的设计方案，给出了一种使用ＤＳＰ产生心电信号的电路结构，该电路主要由ＤＳＰ、ＣＰＬＤ以及ＤＡＣ三种芯片组成，可通过外部按键输入或改变程序来产生各种不同的心电信号波形。
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
心电信号发生器工作原理
心电信号发生器工作原理模拟心电信号发生器采用了两组自激多谐振荡器及阻容网络电路，模拟人体心电信号，在心电图机、心电监护装置的维护以及在核定计量中使用。
图l所示为模拟心电信号发生器的原理图，该模拟心电信号发生器所记录的心电信号很逼真。
工作原理该信号发生器可产生模拟人体心电动态信号，顺序产生P波、RS 波、T波等正常人的连续心电信号（图2）。
由BG4、BG5、C6、C7、R38、R39组成非对称的自激多谐振荡器，振荡周期T=0.7（C7·R38+C6·R39），改变充电电路的时间常数，就可以改变其振荡周期。
通常设T=60次／分（即普通人心率）。
当自激多谐振荡器通电起振后，BG5c极送出的负脉冲信号经C8、R42微分后至BG6倒相放大，通过C10、R31、R28、R29、R30、C11等阻容网络形成P波。
改变C8容量，P波宽度发生变化，改变R31、R30阻值。
P波幅度发生变化。
与此同时，BG5b极输出负跳变信号，经C9、R40微分；BG7倒相放大，及阻容网络形成RS波，适当改变C9、R40的值可改变RS 波的宽度和幅度。
BG7c极对地的C12为积分电容，此电容容量的选择可使R波的幅值改变并使之较为平滑bBG2、BG3为另一组自激多谐振荡器。
主振荡器送出的负脉冲信号经R36、C4加到BG2b极，因为C4电容两端的电压不能突变。
BG2由导通变为截止；BG3由截止变为导通。
C4通过R33、BG3充电，在BG3截止瞬间BG4仍然处于导通状态；在BG3转为截止后，BG2转为导通。
BG2c极的负脉冲信号又经C3、R9微分，BG1倒相放大后在C2上积分与阻容网络形成T波，即形成一个周期。
上面所述电路中的阻容网络的作用是将两组自激多谐振荡器所产生的波形P波、RS波、T波，依据正常人体所产生的心电信号波形规律，进行叠加处理而形成模拟心电信号波形。
本文来源：/shownews.asp?id=443。
基于虚拟仪器技术的模拟信号发生器简化设计
＆ｉ Ａｄ ｄ ｒ Ｓ ｉ ｚ ｅ ） ； ｉ ｆ （ Ａｃ ｃ ｅ ｐ ｔ ！ Ｉ ＮＶ ＡＬ Ｉ Ｄ ＿ Ｓ Ｃ Ｏ ＫＥ Ｔ ） ｛ Ｃ ｌ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｆ ｏ ．ｓ ｏ ｃ ｋ ｅ ｔ ＝ Ａ ｃ ｃ ｅ ｐ ｔ ；
＼ ＼ Ｉ ６ ｏ ７ ｑ 采 集 卡 ；
・
２ ． ３ 软件 设计
『 ｎ Ｂ Ｎ Ｃ ２ ￣０ 其
软 件在 图形化 编程 软件 Ｌ ￣Ｖｉ ｅ ｗ 的平 台上完 成 ， 由主 程 序和功 能子程序 组成 ， 分为 以下几个模块 ：
例 试 系统
模 出 模 入
Ａ： 硬件 设 置 ： 设 置仪器 地 址 、 输 出信 号 的刷新 率 、 缓 冲
应用铰术与研究 学术探讨 Ｉ
２０ １ ３ 年 第 ５期 ｛
ｌ
基于虚拟仪器技术的模拟信号发生器简化设计
曾 荣 白 巍 于 杰 王 成
华阴 ７ １ ４ ２ ０ ０ ） （ 中 国华 阴兵器 试验 中心 ，陕西
［ 摘
要］ 本 文设 计 了一 种基 于虚 拟仪 器技 术的 多功能信号 发生 器 ， 并介 绍 了其在 测试领域 的应 用前 景和方 向。
『 测 试 数 据 Ｉ
Ｊ ｌ
Ｂ： Ｂ ＮＣ ． ２ ０ ９ ０多功能 连接器 用于 将各 种 由 Ｂ ＮＣ端 口的
输 入 转 换 到 ＮＩ ６ ０ ７ ０数 据 采 集 卡 的 输 入 端 ， 或 将 ＮＩ ６ ０ ７ ０数 据
信号发生器电路的设计制作
信号发生器电路的设计制作
一、信号发生器简介
信号发生器是一种重要的仪器，它能够发出各种形式的各种频率的信号，用来测试和诊断各种电子系统或设备的性能。
它是一种电子设备，由
信号源、振荡器、放大器、滤波器和调节装置等部件组成。
根据调节方式
可以分为手动调节和自动调节信号发生器，根据输出信号的形式可以分为
正弦波发生器、方波发生器、三角波发生器、矩形波发生器和复合波发生
器等。
二、电路设计
1．方波发生器电路
方波发生器电路采用的是一种常见的方波发生器电路，它的基本结构
是一个多端子调节运算放大器，其中还包括一个延迟网络，可以调整方波
的形状和占空比。
它包括一个双反馈状态放大器IC1，通过低通滤波器C2、R1和R2，用来调节方波的低频速率、占空比和峰值。
该电路的方波形式
分为高平和低平，方波频率主要取决于C1和R3的值。
2．正弦波发生器电路
正弦波发生器电路主要由振荡器、低通滤波器、无源元件、放大器等
元件组成。
在低通滤波器中，C1、C2、R1和R2用于调节输出信号的频率，其中R2的电容和电阻之间的比值决定了信号的波形。
在放大器阶段，R3
与C2共同作用，可以调节输出信号的幅度。
基于心电数据库的虚拟心电信号发生器设计
万方数据万方数据说明了信号没有较大的失真。
在此基础上。
进一步通过计数一段时间内原始信号与采样信号的Ｒ波个数是否一致。
检验结果验证两者的波形基本相同（如图３所示）。
图３（ａ）中的纵坐标是每个采样点在心电数据中对应的数值，而图３（ｂ）中的纵坐标是对采样的数值进行了归一化。
产生这种情况的原因是由于采样返回电脑时所用的心电前级放大器的增益是自动的。
因为计算两条信号的相关性与其信号本身的幅度没有关系，所以对采样返回的信号进行归一化即可。
图３（ｂ）中的横坐标显示的是采样时间（ｓ），因为采样频率为３６０Ｈｚ，相当于图３（ａ）横坐标显示的１８００个点。
根据以上几个方面的验证，可以说明本系统输出的信号与心电数据库提供的信号是一致的。
上接第３７页（ａＪ原始信号（ｂ）归一化后的输出信号图３原始信号与输出信号的比较３结论通过测试和验证，所设计的虚拟仪器系统还原了心电数据库的心电波形，并可以被床边监护仪准确地检测和记录，并由内置的分析软件分析和诊断。
该系统还可以通过人机交互的方式选择已知的具有特定心律不齐的标准心电对监护仪进行测试，这样就为监护仪的自动分析功能的评估和质量监控提供了手段。
我们进一步的工作将是抽查部分监护仪对其心率不齐自动诊断的功能做评估。
ｆ参考文献１【１１王蟊辉，刘智青，付平．医用虚拟波形发生器的设计Ⅱ】．中国医疗设备，２００８，２３（５）：２１—２２．【２】郑峰，刘曼芳，许明强．标准心电模拟波形发生器制作Ⅱ１．医疗卫生装备，２００３，２４（９）：４５－４６．【３ｌ王亦郑．心电数据库的读取和基于心电数据库的模拟心电发生器【ＤＪ．上海第二医科大学２０００级生物医学工程专业毕业论文．２００４．【４】４沈宇飞，赵燕，方祖祥．采用１ＭＩＴ＿ＢＩＨ心律失常数据库的信号源【Ｉ】．中国医疗器械杂志，２００７，３１（６）：４１５－４１８．【５ＪＭｏｏｄｙＧＢ，ＭａｒｋＲＧ．ＴｈｅＩｍｐａｃｔｏｆｔｈｅＭＩＴ—ＢＩＨＡｒｒｌｌ”ｈｎｌｉａＤａｔａｂａｓｅ［Ｊ］．ＩＥＥＥＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＩＮＭＥＤＩＣＩＮＥＡＮＤＢＩＯＬＯＧＹＭＡＧＡＺＩＮＥ，２００１，２００）：４５—５０．【６ＪＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＭＩＴ—ＢＩＨＡｒｒｈｙｔｈｍｉａＤａｔａｂａｓｅＤｉｒｅｃｔｏｒｙ．ＴｈｉｒｄＥｄｉｔｉｏｎ［Ｍ］．Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ：ＭＩＴ．１９９２．【７】宋喜国，邓亲恺．ＭＩＴ－ＢＩＨ心率失常数据库的识读及应用Ⅱ】．中国医学物理学杂志，２００４，２１（４）：２３０－２３２．圈通过垂直干线子系统连接管理间子系统，是垂直干线缆和建筑群线缆终接的场所。
多道心电信号发生器的设计
潍坊
２ １６ ） ６ ０ １
摘 要 ： 文 介 绍 用 语 音 电路 构 成 的 多 道 心 电 信 号 发 生 器 ， 装 置 可 输 出 多 种 模 拟 心 电信 号 ， 满 足 本 该 可
医学院校 心 电图机结 构 、 理 、 能测 试及 心 电 图演 示教 学的 需要 。 原 性
价 格 昂贵 ， 验成本 高 ， 于 医学物 理 的实 验教 学存 实 用 在 一 定 困 难 ， 此 ， 们 用 语 音 处 理 器 ＡＰ ９ ０ 为 我 Ｒ ６ ０试
剧 录联放
盱 Ｒ Ｌ Ｆ ｖＩ Ｖ 】
制 了 多道心 电信 号 发 生器 ， 它具 有 体 积 小 、 耗 低 、 功
Ｒ
Ｌ
Ｆ
ＲＦ
Ｖ１
Ｖ２
圈 ２ 心 电信 号 发 生 器 面 板 构 造 图
类 芯 片 相 比它 具 有 价 格 便 宜 、 多 种 手 动 控 制 方 式 、 ２ 心 电 信 号 的 存 贮 有
分段 管 理方便 、 多段 控 制时 电路 简单 、 样 速度 及 录 采
将 心 电图机 同人 体 连 接 ， 电图 机 的示 波器 插 心
器 面 板 构 造 如 图 ２所 示 。
始 录制 Ｉ导 连下 心 电 图 ， 开按 键 或 录满 时 ， ＵＳ 松 Ｂ Ｙ
＊ 收稿 日期 ： ０ ８ １ —２ ２０— ０ ２
作者 简 介 ： 文 芳 （ ９ ３ ， ， 东潍 坊人 ， 坊 电视 台工 程 师 。 周 １ ６ 一） 女 山 潍
的 录 制 时 间 分 成 ８段 得 到 ， 实 现 临 床 上 常 用 的 导 ｌ Ｏ 可 Ｏ ｍｖ以上 ， 送 到 ＡＰ ６ ０语音 录放 芯片 的线路 传 Ｒ９ ０ 联 的 心 电 波 形 ， 括 标 准 导 联 （ 、 ｌ ） 加 压 导 联 输 入端 ＡＮＡ—Ｉ 由内部 滤 波 器 、 样 电路 处理 后 包 Ｉ １ ｌ ， Ｉ、Ｉ Ｎ， 采 （ＶＲ、ＶＬ、ＶＦ 及 胸 导 联 Ｖ 等 。 ａ ａ ａ ）
医用心电信号发生器的设计
心电信号属于低频小信号，频率一般在 0-100hz 之间，幅度小于 5mV，心电电极阻抗交大，一般在几十千欧以上。 在检测心电信号的 同时存在很强大的干扰， 主要有电极极化电压引起的基线漂移，电 源的工频干扰等。 3 心电图导联
将两个电极置于人体表面上不同的两点，通过导线与心电图机 相连，就可以得到一系列的心电图波形。 测定心动电流时电极安放 的位置及导线与心电图机放大器的连接方式，叫作心电图的导联。 心电图是通过多个导联而得出的体表电位差不同时间的记录，临床
医学信息学
医学信息 2011 年 8 月第 24 卷第 8 期 Medical Information. Aug. 2011. Vol. 24. No. 8
人能从外表上看出来吗？ "、"蚊虫叮咬会传播艾滋病吗？ "知晓比例分 别仅为 73.2%、72.7%，2010 年分别为 74.5%、75.7%, 两年均较低。 2009、2010 年，校外青少年、农民工、男性流动人口 3 类人群对上述 两个知识条目知晓均较低。 其他人群知识知晓在两年均较高，但两 年之间的差异均未呈现统计学意义（P 均>0.05）。 见表 2。
基于LabVIEW的模拟心电信号发生器的研制
ｌｂｒｔ ． ｉ ｓ ｄｃ ｌ ｑ ｉｍｅ ｔ ｏ ｒａ ，０ ，２ ９ ： － 】 ａｏａｏ ［ ｎ ｅＭｅ ｉ ｕｐ ｎ ｕｎ ｌ １ ３ （ ） ７ ９ ｙ ｒ Ｃｈ ｅ ａＥ Ｊ ２ １
Ｋｅ ｏ ｄ ａａｏｙ Ｃ ｇ ａｇｎ ｒｔ ； ａ ｃｕｓｉｎ ａｄ Ｌ Ｂ ＩＷ； ａａ ｅｅ ｄｕｔ ｌ ｙｗ ｒ ｓ ｎ ｇ Ｇｓ ｎｌ ｅ ｅａ ｒｄ ｔ ａｑ ｉｔ ｒ； Ａ ＶＥ ｐ ｒｍ ｔ ｓ ｊｓ ｂｅ ｌ Ｅ ｉ ｏ ａ ｉｏ ｃ ｒａ ａ
ａ ａｏ ＣＧ ｓｇ ａ ｅ ｅ ａｏ ａ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ ｒ ｌｔ ｅｙ ｓｍｐ ｙ Ｓ ｓｔ ｒ ｖ ｄ ｗ－ ｏ ｔ ｎ ｉｈ ｅｆ ｉｎ ｙｅ ｕ ｐ ｎ ｒ ｎ ｌｇ Ｅ ｉｎ ｌ ｎ ｒ ｔｒｃ ｎ ｂ ｅ ｅｏ ｅ ｅ ａｉ ｌ ｉ ｌ， Ｏａ ｐ ｏ ｉ ｅ ｌ ｙ ｇ ｖ ｏ ｏ ｃ ｓ ｄ ｈ ｇ — ｆ ｃｅ ｃ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ａ ｉ ｏ ｆ
信 号发 生 器 。 为 教 学 实 验 室提 供 低 价位 、 使 高利 用 率 的仪 器 成 为 可 能 。
【 键 词】 模 拟 心 电信 号 发 生 器 ； 据 采 集卡 ；ａ Ｖ Ｅ ； 数 可调 关 数 Ｌ ｂ ＩＷ 参 『 中国 图 书 资 料 分 类 号】 Ｒ １．；Ｐ ９ ． ［ 献 标 识 码］ Ａ 【 ３８ Ｔ ３ １ ６ ９ 文 文章 编 号 ］ １０ — ８ ８２ １ ）９ ０ ０ — ３ ０ ３ ８ ６ （０ １０ — ０ ７ ０
研 究 论 著 ｌ ｈ ｓｓ＆ Ｒ ｓ ａｃ ｅ ｏｔ ｅｉ Ｔ ｅ ｅ ｒｈＲ ｐ ｒ
・・ ７
基于 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 的模拟心电信号发生器的研制 ａＶ Ｅ
刘志 梁 ， 范 宗 ， 洪 苏秋 玲
一种虚拟心电信号发生器
一种虚拟心电信号发生器
李刚;叶文宇;虞启琏;谌雅琴;刘蓉
【期刊名称】《天津大学学报》
【年(卷),期】2002(035)001
【摘要】为便于心电图自动机器诊断的研究,介绍了一种新型心电信号发生器.该发生器可根据专家知识及诊断系统对数据的要求,快速合成所需的各种病理心电数据.发生器采用软件实现,能通过直观的绘图和插件组合的方式获得所需各种心电信号,可以作为心电自动诊断研究的一项有力辅助工具.
【总页数】6页(P47-52)
【作者】李刚;叶文宇;虞启琏;谌雅琴;刘蓉
【作者单位】天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津,300072;天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津,300072;天津大学精密仪器与光电子工程学院,天
津,300072;天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津,300072;天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津,300072
【正文语种】中文
【中图分类】Q337
【相关文献】
1.基于心电数据库的虚拟心电信号发生器设计 [J], 向可;王成
2.一种新型多功能虚拟信号发生器的设计 [J], 李广才;聂东
3.一种低功耗心电信号发生器的设计 [J], 杨勇;杨超;罗志尧;高川;
4.一种心电信号发生器的研制 [J], 梁振士; 魏红霞; 王茜; 韩晓鹏
5.一种新型心电信号发生器的设计 [J], 朱擎琦
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
本科生毕业论文(设计)题目:便携式模拟心电信号发生器的研制姓名黄福霞指导教师程广斌二级学院基础学院专业生物医学工程年级2006级学号20061020142010年5月11日目录装订线中文摘要 (1)英文摘要 (2)第一章．前言 (3)第二章．心电信号的基础知识 (4)2．1心电信号产生的过程 (4)2．2心电信号各波形的意义 (4)2．3心电信号波形的特点 (5)第三章.模拟心电信号发生器的功能模块 (5)3.1主功能电路的选择 (5)3.2方案3单片机的引脚参数及功能 (8)3.3电源电路 (11)第四章.调试和维修 (11)4.1调试 (11)4.2维修 (12)第五章.结论及展望 (12)5.1结论 (12)5.2展望 (13)参考文献 (14)致谢 (15)诚信声明 (16)便携式模拟心电信号发生器的研制学生：黄福霞指导教师：程广斌摘要在心电图机、监护仪的测试或一些医学教学研究场合中，模拟心电信号发生器是重要的测试设备之一。
模拟心电信号发生器可以模拟出人的心电信号。
当连接到监护仪和心电图机上，能够提供典型的心电信号。
它主要用于心电图机，监护仪的维修、报警设置的检验和电缆的测试。
本论文通过对3个方案的对比。
最终选择采用两块芯片CD4017和CD4521以及少量的晶振,电阻,电容组成的简单模拟心电信号发生器电路，简单而且实用。
关键词：心电信号发生器；心电图机；模拟心电信号The portable simulation heart electrical signal generator developmentABSTRACTIn the electrocardiogram machine,the guardianship meter's test or some medicine teaching research situation,simulates the heart electrical signal generator is one of important test facilities. The portable simulation heart electrical signal generator may simulate person's heart electrical signal.When connects the guardianship meter and electrocardiogram machine,it can provide the model heart electrical signal.It mainly uses in the electrocardiogram machine,guardianship meter's service,warning establishment examination and electric cable's test.The paper on comparison of three programs.Ultimately choose two chip CD4017and CD4521,and a small amount of crystal,resistors,capacitors composed of simple analog ECG signal generator circuit, simple and practical.Key words:Heart electrical signal generator，Electrocardiogram machine，Simulation heart electrical signal前言模拟心电信号发生器是一种常用的低频信号源，广泛应用于医疗仪器维修、测试、演示和教学实验等领域。
在医院，监护仪、心电图机等是临床最常用的急救和生命的支持设备。
心电图机、监护仪是直接使用在患者身上，直接联系到患者的身体健康和生命安全。
当心电图机、监护仪出现故障进行维修后。
为了保证监护仪、心电图机参数的准确性，一般都要检查一下各导联上工作是否正常。
这时可用模拟心电信号发生器来代替人体进行初步检查，以进行调试。
这样做既安全又保险，避免了用人体来做检查产生的不安全隐患。
目前我国使用的模拟心电信号发生器，大部分是进口的，价格昂贵，对小医院和一些不发达的地区来说，购置这种模拟器是一种经济上的负担。
而且当这种模拟器出现故障时，维修起来麻烦，且费用相对高。
而国内生产的大都由分立元件组成，其体积大，功能少，精度不高，最重要的一点是不具有通用性。
基于上述原因，我们通过3个方案的对比，选择一种电路简单，精度高的，价格便宜的模拟心电信号发生器。
这种模拟心电信号发生器只用到很少的廉价的常见的电子元件。
电路中没有用到特殊的或外来的集成电路。
所有的元件都可以在电子商店或可在旧电路板上找到。
这个电路由很少的器件及一个稳定的石英晶体来模拟30，60和120三种心率信号。
本论文的目的:详细介绍模拟心电信号发生器的研制过程。
为了使模拟心电信号发生器廉价，实用的目的，我们通过比较研究，采用最简单的电路，最少的器件。
这样小医院和不发达地区医院都能承担得起。
以此提高医院心电图机、监护仪的使用寿命及安全性。
从而使医院的效益也提高。
第二章心电信号的基础知识2．1心电信号的产生过程心电信号是由心脏有节律搏动而产生的。
具体的过程是：心脏在搏动之前，心肌首先发生兴奋，在兴奋的过程中产生微弱的电流，该电流首先从窦房结出发，然后流经心房内的结间束，包括前对结间束、中间束和后结间束，一面兴奋心房，一面传至房室交界处（含房室结、房结区和结希区），经过一定的传导延迟后，再沿希氏束、左右不支传至两心室的内膜下之浦肯纤维，该网互相吻合，深入心室肌层，最终使整个心脏全部兴奋。
心肌兴奋产生的微弱电流经人体组织向各部分传导，由于身体各部分的组织不同，各部分与心脏的距离不同，所以在人体的体表各部分产生不同的电位变化，形成了动态曲线，即心电信号波形[1]。
2．2心电信号各波形的意义图1心电信号的各个波段1.心电信号图（图1所示）波形参数的分析心电图是从体表纪录的心脏电位变化曲线，它反映出心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中的生物电位变化。
其频率在0-120Hz 之间[2]。
2.心电图典型波形心电图波形是由不同的英文字母统一命名，正常心电图由一个P 波、一个QRS波群和T波组成。
其中：1)、P波代表左右心房兴奋过程所产生的电位变化，起点表示窦房结开始激动，终点表示两心房激动结束，P波可以间接反映心房的波形改变[2]。
P波时间：成年<0.12S,16岁以下一般<0.09S；P波电压:肢体导联<0.25mV,胸前导联<0.20mV[3]。
2)、P-R期间代表激动从窦房结发出，经结间束、房室交接区至心室兴奋所需要的时间[2]，其正常值成年人P-R间期0.12S~0.21S之间,儿童不超过0.19S[3]。
3)、QRS波代表室间隔与左右两心室肌除极过程所产生的电压变化，第一个向下的波叫Q波，向上的波叫R波，接着向下的波是S波。
QRS波群起点至Q波的顶点垂直与基线交点的时间为激动从心室的内膜到外膜所需的时间[2]。
QRS波群时间正常成年人通常为0.06S~0.10S,最长不>0.12S,儿童为0.04S~0.08S。
电压值为Q波为0.1mV,R波为0.5mV-1.5mV,S波为0.2mV[3]。
4)、ST段代表心室除极后缓慢复极化过程所形成的微弱电压变化,这时心室肌处于动作电位的状态中,呈等电位线,S-T段的时间为0.05s-0.12ss[2]。
5）、T波代表心室肌迅速复极化过程的电压变化[2]。
胸前导联,T波可高达1.2mV~1.5 mV,但同一导联T波不应低于R波高度的1/10[3]。
综上分析心电信号图的波形构成，可知心电信号图的波形都属于低频信号。
因此现选择不同心律的标准心电波形作为信号源，模拟输出I、Ⅱ、Ⅲ、aVR、aVL、aVF心电信号，心率分别为60bpm、120bpm，幅值为lmV(监护仪处在导联Ⅱ测试状态)。
2．3人体心电信号波形的特点心电信号属生物医学信号，具有如下特点：(1)信号具有近场检测的特点，离开人体表微小的距离，就基本上检测不到信号；(2)心电信号通常比较微弱，至多为mV量级；(3)属低频信号，且能量主要在几百赫兹以下；(4)干扰特别强。
干扰既来自生物体内，如肌电干扰、呼吸干扰等；也来自生物体外，如工频干扰、信号拾取时因不良接地等引入的其他外来串扰等；(5)干扰信号与心电信号本身频带重叠(如工频干扰等)。
第三章硬件各单元方案设计与选择3．1主功能电路的选择通过对心电信号波形的分析，心电信号图的波形都属于低频信号。
因此要模拟出心电信号波形，首先电路中要有信号源产生信号，然后放大。
由于模拟心电电路是由电路本身产生的，则需要有振荡器。
要实现这个功能，有很多种途径。
通过对几种方案的实验分析，从中选出一种最佳最实用的方案。
方案1：此方案的原理图如图2所示：图2分立元件原理图工作原理：此发生器可产生模拟人体心电动态信号，顺序产生P波，RS波，T波等正常人的连续心电信号（图1）。
由BG4、BG5、C6、C7、R38、R39组成非对称的自激多谐振荡器，振荡周期T=0.7(C7*R38+C6*R39)，改变充电电路的时间常数，就可以改变其振荡周期。
通常设T=60次/分（即普通人心率）。
当自激多谐振荡器通电起振后，BG5c极送出的负脉冲信号经C8、R42微分后至BG6倒相放大，通过C10、R31、R28、R29、R30、C11等阻容网络形成P波。
改变C8容量，P波宽度发生变化，改变R31、R30阻值，P波幅度发生变化。
与此同时，BG5b极输出负跳信号，经C9、R40微分；BG7倒相放大，及阻容网络形成RS波，适当改变C9、R40的值可改变RS波的宽度和幅度。
BG7c极对地的C12为积分电容，此电容容量的选择可使RS波的幅值改变并使之较为平滑。
BG2、BG3、为另一组自激多谐振荡器，当主振荡器送出的负脉冲信号经R36、C4加到BG2b极，因为C4电容两端的电压不能突变，BG2由导通变为截止；BG3由截止变为导通。
C4通过R33、BG3充电，在BG3截止瞬间BG4仍然处于导通状态；在BG3转为截止后，BG2转为导通。
BG2c极的负脉冲信号又经C3、R9微分。
BG1倒相放大后在C2上积分与阻容网络形成T波，即形成一个周期。
上面所述的阻容网络的作用是将两组自激多谐振荡器所产生的波形P波、RS波、T波，依据正常人体所产生的心电信号波形规律，进行叠加处理而形成模拟心电信号波形[4]。