基于单片机的心电图仪系统设计
基于单片机的心率测试仪设计
基于单片机的心率测试仪设计心率测试仪是一种用来测量人体心率的设备，它使用单片机技术来实现数据处理和显示功能。
本文将介绍基于单片机的心率测试仪的设计原理、硬件组成以及软件实现。
一、设计原理心率测试仪的设计原理是通过测量人体的心电信号来计算心率。
心电信号是由心脏产生的微弱电流，可以通过电极贴在人体皮肤上进行测量。
传感器将心电信号转换为模拟电压信号，然后经过滤波处理和放大处理后，再经过A/D转换，转换为数字信号供单片机处理。
单片机通过计算心电信号的周期来得到心率值，并将结果显示在液晶屏上。
二、硬件组成1.单片机：选择一款适用的单片机，如STM32系列的单片机，具有高性能和丰富的外设接口，以满足心率测试仪的需求。
2.心电信号传感器：选择一款专门用于心电信号测量的传感器，如AD8232芯片，可以提供可靠的心电信号采集。
3.滤波器：使用滤波器对心电信号进行滤波处理，去除杂散信号，只保留心电信号的频率分量。
4.放大器：为了增强心电信号的幅度，需要使用放大器来对滤波后的信号进行放大处理，方便后续的A/D转换。
5.A/D转换器：将放大后的模拟信号转换为数字信号，供单片机进一步处理。
三、软件实现1.心电信号采集与处理：通过传感器采集心电信号，并经过滤波和放大处理，得到滤波后的模拟信号。
2.A/D转换：将模拟信号通过A/D转换器转换为数字信号，供单片机处理。
3.心率计算：单片机通过计算心电信号的周期来得到心率值，可以使用峰值检测算法或阈值判定算法来实现。
4.数据显示：将计算得到的心率值通过串口或并口发送到液晶屏上进行显示，可以设计显示界面，包括心率值、时间等信息。
总结：基于单片机的心率测试仪设计主要包括硬件组成和软件实现两个部分。
硬件组成包括单片机、心电信号传感器、滤波器、放大器、A/D 转换器和液晶屏等。
软件实现包括心电信号采集与处理、A/D转换、心率计算和数据显示等。
通过合理的设计和编程，可以实现一个功能完善的心率测试仪。
基于STM32的多功能心电信号监测系统设计
基于STM32的多功能心电信号监测系统设计摘要：心脏是人体最重要的器官之一，对于心脏的监测和诊断是医学领域的重要问题。
本文提出了一种基于STM32的多功能心电信号监测系统设计方案。
系统通过采集心电信号，并进行滤波和放大等预处理操作，最后将数据传输给上位机进行进一步的分析和处理。
设计方案中充分应用了STM32的硬件资源，提高了系统的性能和可靠性。
实验结果表明，该系统可以准确、稳定地采集和处理心电信号，并具有较好的实用性和可扩展性。
1.引言心电图是医学领域常用的一种诊断手段，可以通过记录心脏电活动来评估心脏的功能状态。
传统的心电监测设备体积庞大、价格昂贵，不适用于家庭和移动应用场景。
因此，设计一种小型、低功耗、高性能的心电监测系统具有重要意义。
2.系统硬件设计本系统的硬件设计主要包括STM32单片机、AD8232心电芯片、滤波电路、放大电路和数据传输模块等。
其中，STM32单片机作为主控芯片，负责采集和处理心电信号。
AD8232芯片是专门用于心电信号放大和滤波的集成电路，可以减少系统的硬件成本和功耗。
3.系统软件设计系统软件设计主要包括数据采集、滤波和放大、数据传输和用户界面设计等。
首先，通过STM32单片机的ADC模块采集心电信号，并通过软件滤波和放大操作。
然后，将处理后的数据通过串口传输给上位机进行进一步的分析和处理。
最后，设计一个友好的用户界面，方便用户进行操作和数据显示。
4.系统性能评价为了评估系统的性能，进行了一系列的实验。
实验结果表明，系统能够稳定、准确地采集和处理心电信号，并具有较好的信噪比和动态范围。
此外，系统的功耗较低，适用于长时间的监测。
同时，系统具有较好的可扩展性，可以通过增加传感器和功能模块实现更多的监测和诊断功能。
5.结论本文设计了一种基于STM32的多功能心电信号监测系统，通过充分利用STM32的硬件资源，提高了系统的性能和可靠性。
实验结果表明，该系统可以稳定、准确地采集和处理心电信号，并具有较好的实用性和可扩展性。
1.基于单片机的心电监测系统设计
1 绪论当今心血管疾病已成为威胁人类健康和生命的主要疾病之一，心脏病的死亡率仍居首位。
据统计，世界上平均每年约几百万人死于此类疾病，我国因心血管疾病死亡人数约占总死亡人数的44％，很多心脏病人是由于未及时发现病变延误了治疗而最终导致死亡[1]。
因此，对心血管疾病的诊断、预防是当今医学界面临的首要问题。
尽早地发现心血管系统疾病征兆，及时地了解心脏病状况，对疾病的预防和及时诊治具有重要的意义。
1．1 心电监测系统的发展背景及意义心脏是人体的重要器官，在人的生命过程中，心脏不断地、有节律地收缩与舒张，将血液从静脉吸入心脏，并射入动脉实现其泵血的功能。
心脏在机械性收缩之前，首先产生电激动。
心肌激动所产生的微小电流可经过身体组织传导到体表，使体表不同部位产生不同的电位。
如果在体表放置两个电极，分别用导线联接到心电监测系统(即精密的电流计)的两端，它会按照心脏激动的时间顺序，将体表两点间的电位差记录下来，形成一条连续的曲线，这就是心电图(ECG) [1]。
心电图是反映心脏内兴奋产生、传导和恢复的过程中的电位变化的综合波形。
它不仅与单个心肌细胞动作电位的曲线有明显的不同，而且因测量的电极放置的位置和连接方式的不同而有所差异。
心电信号是最早应用于医学的人体生物电之一，如今医学界人士已经可以通过对心电信号的分析研究对心血管相关病变做出预测和诊断。
因此，及时准确和完整地进行心电信号提取，并提供有效的辅助分析和诊断手段是一项重要而有意义的研究课题。
1．2 心电监测系统的发展现状目前，国内各大医疗器械厂和科研单位都在心电监测系统的开发上投入了大量的资源，并且都开发了各具特点的心电监测系统产品。
电子医疗技术的突飞猛进以及临床医学的相互促进，已经出现了各种各样的心电监测产品，常见的有床边心电监测、动态心电监测、电话心电监测和天线心电监测等。
1.2.1 床边心电监测床边心电监护是在病床边对被监护者进行持续或间断的心电监测，它是心脏监护的重点内容。
毕业设计(论文)-基于单片机便携式心电图仪的研究与设计
基于单片机便携式心电图仪的研究与设计便携式心电监护仪摘要本系统以TI公司的高精度仪表放大器INA2331和低功耗AT89C51单片机为核心，实现了两路心电信号的采集和显示。
设计采用右腿驱动电路和高通负反馈滤波器等抑制干扰措施，提高了放大器的共模抑制比；选用内部资源丰富的AT89C51单片机和12864液晶显示器LCD 实现了心电信号的动态显示。
结果表明系统各项技术指标达到了设计要求，具有低功耗低成本的特点。
AbstractThe system which takes the high-precision instrumentation amplifier INA2331 and low-power AT89C51 MCU as the core has realized two_channel ECG’s detection, storage and display 。
It adopts a right-leg -driven circuit、a high-pass filter with reverse feedback and so on，which makes the CMRR of the preamplifier higher 。
By adopted the inner resourceful AT89C51 single chip and 12864 LCD the ECG can be recorded and playbacking demonstrated 。
The results indicate that the major technical specifications of the system meet the design equirements, The system has the following features, such as low-power、and low-cost 。
基于单片机的心电图仪系统设计
简易心电图仪的设计方案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精度、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89C51和A/D转换以及多路模拟开关设计了一种符合上述要求的多路心电数据采集系统。
一、方案的提出与比较1、方案的提出图１所示是一个心电数据系统的组成框图，其中心电信号由专用电极拾取后送入前置放大器初步放大，并在对各干扰信号进行一定抑制后送入带通滤波器，以滤除心电频率范围以外的干扰信号。
主放大器可将滤波后的信号进一步放大到合适范围后，再经50Hz陷波器滤除工频和肌电干扰，然后将符合要求的心电模拟信号由模拟输入端送入高速ADC，以进行高精度A/D转换和数据的采集存储。
方案一：采用模拟分立元件，可以产生心电波，但采用模拟元件太大，即使使用单片机电路参数也与外部元件有关，外接的电阻电容对参数影响很大，在滤波过程中会出现很大的干扰，使得输出不精确，即此电路抗干扰能力低，成本也高；而且灵活性差，不能实现各种输出的智能化。
，方案二：采用以89C51为核心，采用INA128芯片作为前置放大，运用多级运放电路来提取信号。
它在一定的程度上可以达到题目要求。
但是，共模抑制比很难达到发挥80db以上，而且精确度不高，在以后的输出中会出现很多的毛刺。
由于这些原因，我们不采用这种方法。
方案三：以89C51为中心、采用性能优良的AD620管作为前置放大，既可以提高放大倍数，也可以提高共模抵制比、电路结构简单。
然后通过A/D和D/A转换，输出给示波器，若合理的选择器件参数，可使其输出波形失真小。
基于单片机心率监测系统设计方案
一、实物描述：
二、功能描述：
本系统由STM32F103C8T6单片机主控模块、心率传感器模块、TFT屏显示模块、按键模块、蜂鸣器报警模块组成。
1、TFT液晶实时显示心率值。
2、TFT液晶实时显示采集到的的模拟信号的曲线图，直接显示心率变化曲线。
3、通过按键可以设置心率报警阈值，按键有设置按键、设置+、设置-，在设置情况下可以对设置值进行加减。
4、当前心率值超过设置阈值，蜂鸣器报警，同时显示心率值为红色；否则蜂鸣器不报警，心率值显示蓝色。
三、功能框图：
心率传感器模
块单片机
STM32F103C8T
6TFT屏显示模
块
报警模块
按键模块
四、代码描述：
打开程序主界面如下图所示，程序由各个子程序组成，通过在主函数mian中调用。
Main()函数中首先对各模块进行初始化显示
然后进行ADC读取，读取结果通过单片机处理在显示屏上显示
显示屏坐标绘制函数，用于绘制初始化界面
按键子程序，用于设置报警值，在主函数中调用。
131308424_沈书航_基于单片机的心电测量仪研究与实现
郑州航空工业管理学院毕业论文（设计）题目基于单片机的心电测量仪的研究与实现摘要心脏病威胁着人体健康，而心电图可以诊断这类疾病，心电图中的心电信号即是本设计要测量的。
本设计基于Arduino，它是一种以单片机为基础的新型开发平台，通过将开发板接口与AD8232心电传感器模块连接，实现心电测量仪的效果。
AD8232心电模块，可以用于心电测量，也可以测量其他生物电信号，是一种集成模块。
该模块内部包括仪表放大器，运算放大器，右腿驱动电路等电路。
通过从体表提取心电信号，进行放大、滤波之后得到一个清晰的模拟心电信号，再通过模数转化之后显示。
本设计使用Arduino IDE操作软件以及配套的processing软件，将获取的心电信号通过USB接口传输到PC 机上显示波形，以此达到观测目的。
本设计分软硬件亮部分，硬件部分主要电路包含在AD8232模块中，软件部分主要为显示程序。
关键词心电测量；单片机；AD8232；信号采集Research and implementation of ECGmeasuring based on SCM131308424 Shen Shu Hang Tutor:Wang Chun Yan LecturerAbstractHeart disease has always been a threats to health, and ECG is a significant way to diagnose, the ECG signal is designed to measure in this paper.This design uses the Arduino development platform, it is the use of Atmel company of A VR microcontroller and combining AD8232 ECG sensor module that achieve the effect of the ECG measurement. AD8232 module, which can be used in electrical measurement, and can also measure other biological electrical signals. In another perspective,it is a kind of integration module.There are an operational amplifier,a specialized instrumentation amplifier ,a right leg driver amplifier and other moudule in it.In addition,the AD8232 includes leads off detection circuitry and an automatic fast restore circuit that brings back the signal shortly after leads are reconnected.Through extracting the ECG signals from body surface, we can get a clear signal which is an analog signal after amplification and filtering,and then by the A/D modules the signal can be shown .This design uses the Arduino IDE operating software and processing software, will obtain the ECG signal transmission to the PCthrough USB interface display waveform and achieve observating the signal.This design divided into two parts, the hardware is included in the basic AD8232 module, software part is to display program.Key WordsECG measuring；SCM；AD8232；signal acquisition目录一、绪论 (1)（一）心电信号研究背景与研究意义 (1)（二）心电测量仪的发展现状 (2)二、心电信号及系统整体设计 (3)（一）心电信号的构成 (3)（二）心电信号的特点 (3)（三）心电电极 (4)（四）心电导联 (5)（五）系统整体框图 (5)三、硬件电路部分设计 (7)（一）心电信号采集 (7)（二）仪表放大电路 (7)（三）右腿驱动电路 (9)（四）滤波电路 (10)1.带通滤波器 (10)2.50HZ陷波电路 (11)（五）后置放大电路 (12)四、Arduino平台及相应软件 (14)（一）Arduino简介 (14)（二）Arduino软件介绍 (15)五、软件部分和波形显示 (17)（一）模数（A/D）转换 (17)（二）波形显示 (17)六、总结 (19)致谢 (20)参考文献 (21)附录 (22)基于单片机的心电测量仪的研究与实现学号：131308424作者：沈书航指导教师：王春彦职称：讲师一、绪论现代化社会中，人们越来越关注身体健康状况。
一种基于单片机的心电监测系统实验案例设计
20FEATURES中国医疗设备 2021年第36卷 06期 V OL.36 No.06引言《单片机原理与接口技术》课程是生物医学工程专业开设的一门非常重要的专业课程[1-3]，该课程旨在培养学生单片机应用系统的软硬件设计和调试的能力，进而提高学生的实践能力和工程应用能力[4-5]，为以后学习医疗设备专业课程奠定基础。
因而，在教学过程中对实验设计的专业背景要求较高[6-7]。
随着我国人口老龄化程度持续加深导致心脏病的防控形势日趋严峻[8-10]，传统医用心电监测仪不仅价格非常昂贵而且使用场合有限。
因而，便携式心电仪的研制是生物医学工程专业学生需要解决的实际问题。
基于该专业背景问题，本研究设计了一个能测量受试者心电图（Electrocardiogram ，ECG ）信号并在Android 手机APP 上实时显示的监测系统，为该课程提供一个实验教学案例设计，引导启发学生进行应用型医疗器械设计开发，训练学生解决生物医学工程专业实际问题的能力，提升岗位任职能力。
1 实验内容与任务根据学生能力的不同，实验教学设计了基本任务、进阶任务及拓展任务三个层次的内容与任务。
1.1 基本任务（1）考虑运动或远程电极放置产生的各种噪声的情况一种基于单片机的心电监测系统实验案例设计雷涛，陈荣庆，李钊，张林媛，夏娟娟，路国华空军军医大学 军事生物医学工程学系，陕西 西安 710032[摘 要] 目的 设计一个能测量受试者心电图（Electrocardiogram ，ECG ）信号并在Android 手机上实时显示的监测系统，为《单片机原理与接口技术》课程教学提供一个实验案例设计，促进实验教学水平与教学质量。
方法 利用全集成式ECG 信号调理模块，实现对心电信号的提取、放大、滤波及右腿驱动输出至单片机主控模块。
利用单片机的ADC 、定时器及全双工异步串行通信的功能，将信号调理模块采集的心电信号转换为数字信号，通过CH340 USB 转串口模块传输至Android 程序，将信号实时显示。
基于单片机的远程心电监测系统设计
当今心血管疾病已成为发病率极高的常见病之一，极大威胁人们的生命。设计一种性能可靠、价格低廉、体积较小的新店采集与远程传输系统对心血管病的监测和预防具有重要意义。
远程心电监测是只通过通信网络将远端的生理和医学信号传送到监测中心进行分析，并给出诊断意见的一种技术手段。它是随着计算机技术、通信技术等相关技术的迅速发展，心电图监测技术也逐渐应用到远程医疗领域中来，使得医院为心脏病患者的远程保健服务成为可能。
[6]朱红松，孙利民。无线传感器网络技术发展现状。中兴通讯技术，2009年，第15卷，第5期。
研究的目标、内容和拟解决的关键问题
研制一种功能强大、成本低的远程心电监测系统，可实现远程医疗心脏病患者。该系统前端采用FPGA控制，采集和存储人体的新店（EGG）信号，通过串口将心电数据传入计算机，并在LabVIEW软件平台下实现心电信号的显示和远程传输系统。其中大部分功能是由软件设计实现，以便于后续功能扩展。可将该系统广泛应用于医院、社区、家庭、户外监护，帮助医生及时诊断病人。
为设计一款体积小、功耗低、处理速度高的心电监测终端，本系统采用TI公司生产的MSP430F499单片机作为微处理器，该单片机的工作电压在1.8-3.6V之间，带有内部参考源、采样保持、自动扫描特性的12位A/D转换器，串行通信软件有异步UART和同步SPI两种模式可选。该单片机具有丰富的片内外设和大容量的片内工作寄存器和存储器，为电路的设计节省不少空间。本系统的硬件主要包括心电信号采集模块、RS232通信模块和GPRS传输模块。其中信号采集分为心电前置放大电路、滤波电路、主放大隔离电路和电平抬升电路。监测终端采集到的心电信号通过MSP430单片机进行信号处理后，可以通过GPRS模块传输到远端的医疗中心，为医生提供患者的心电数据。
基于STM32的便携式心电图仪的设计与实现
基于STM32的便携式心电图仪的设计与实现基于STM32的便携式心电图仪的设计与实现摘要：随着人们生活水平的提高和医疗技术的发展，人们对健康状况的关注也越来越高。
心血管疾病是威胁人民健康的重大疾病之一，心电图作为一种常见的心血管检测工具，被广泛用于临床诊断。
本文利用STM32单片机和相关传感器构建了一款基于STM32的便携式心电图仪，具有便携性强、实时监测及数据存储等特点，方便患者随时随地进行心电监测，并利用PC进行数据分析，为医生提供辅助诊断。
关键词：STM32；便携式心电图仪；心血管疾病；传感器；数据分析第一章引言随着现代医疗技术的不断发展，人们越来越关注自身的健康状况。
心血管疾病作为一种常见的健康问题，对人们的健康产生了严重影响。
心电图是一种常见的心血管检测手段，可以通过记录和分析心脏的电活动，帮助医生进行诊断和治疗。
传统的心电图仪通常体积庞大且价格昂贵，限制了其在临床和家庭使用的普及。
因此，设计一种便携式的心电图仪对于人们的健康管理具有重要意义。
第二章系统构架本系统基于STM32单片机和相关的传感器构建，主要包括信号采集模块、数据处理模块和显示模块。
2.1 信号采集模块信号采集模块是系统的核心部分，用于采集患者心电信号并将信号传输给数据处理模块。
传感器通过引导导联将心电信号采集并转换成模拟电信号，然后通过模拟信号处理电路进行滤波和放大，最后将信号转换成数字信号，并传输给数据处理模块。
本系统选择高灵敏度的心电传感器，以确保信号采集的准确性和稳定性。
2.2 数据处理模块数据处理模块主要由STM32单片机及其相关外设构成。
该模块用于接收并处理传感器传输的数字信号，实时分析信号特征，并根据预设的算法进行心电图信号的处理和识别。
在识别过程中，可以通过降噪算法过滤背景噪声，并进行心率和心律的计算。
2.3 显示模块显示模块主要用于实时显示心电图波形和计算结果。
本系统采用LCD显示屏来实现波形的实时绘制，使患者和医生可以直观地观察到心电图变化。
基于AVR单片机心电图仪的设计
基于AVR单片机心电图仪的设计江西科技师范学院毕业设计（论文）题目（中文）：基于AVR单片机心电图仪的设计（外文）：ECG based on the design of the AVR院（系）：通信与电子学院专业：电子信息工程毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书教研室（或答辩小组）及教学系意见目录1.引言........................................... . (1)1.1 心电图仪的研究现状........................................... . (2)1.2 心电图仪的发展趋势........................................... . (3)1.3 研究心电图仪的意义........................................... . (4)2.简易心电图仪的原理........................................... .. (5)2.1 心电图仪的工作原理........................................... . (5)2.2 心电信号的产生机理........................................... . (6)2.3 心电信号的特征........................................... .. (6)2.3.1 时域特征........................................... . (6)2.3.2 频谱特征........................................... . (7)3.基于AVR心电图仪的硬件设计........................................... (7)3.1 心电图仪的硬件设计方案........................................... (7)3.2 ATmega128单片机的介绍........................................... (8)3.2.1 微处理器的选型........................................... . (8)3.2.2 微处理器的特点........................................... . (9)3.2.3 ATmega128的主要引脚功能........................................... (10)3.3 信号采集电路设计........................................... (11)3.3.1 导联通道的选择........................................... . (11)3.3.2 差分运放的选择........................................... . (12)3.3.3 前置放大电路........................................... (12)3.3.4 后级放大电路........................................... (13)3.3.5 滤波电路........................................... (14)3.3.6 陷波处理电路........................................... (15)3.3.7 电平抬升电路........................................... (16)3.3.8 电源电路........................................... . (17)3.4 信号处理电路设计........................................... (17)3.4.1 处理电路方案........................................... (17)3.4.2 存储电路........................................... . (18)3.4.3 按键电路........................................... . (18)3.4.4 LCD显示电路........................................... . (19)4.基于AVR心电图仪的软件设计........................................... (19)4.1 主程序流程........................................... (19)4.2 串口初始化........................................... (20)4.3 信号采集程序设计........................................... (20)4.4 液晶显示程序........................................... . (21)4.5 按键程序........................................... .. (22)5 结束语........................................... .. (23)参考文献........................................... .. (24)基于AVR单片机心电图仪的设计摘要：心电图是临床疾病诊断中常用的辅助手段。
基于51单片机的心率计设计
基于51单片机的心率计设计一、引言心率是反映心脏功能的重要指标之一，对于人体健康的监测具有重要意义。
本文将介绍一种基于51单片机的心率计设计方案，通过测量心电信号来实时监测心率变化，并将结果显示在液晶屏上。
二、硬件设计1. 传感器选择心电信号的采集是心率计设计的关键，常用的传感器有心电图传感器和心率带。
本设计选择心电图传感器作为采集装置，它能够直接测量心脏电活动，并将信号转化为模拟电压。
2. 信号放大与滤波由于心电信号较弱且容易受到干扰，需要对信号进行放大和滤波处理。
可以采用运算放大器进行信号放大，并通过滤波电路去除高频干扰和基线漂移。
3. 信号采样与转换经过放大和滤波处理的心电信号需要进行模数转换，将模拟信号转换为数字信号以便单片机处理。
可以选择12位的AD转换器进行采样，并通过SPI接口与单片机进行通信。
4. 单片机控制与显示选取51单片机作为控制核心，通过编程实现信号的采集、处理和显示功能。
使用GPIO口与AD转换器和液晶屏连接，通过串口通信实现与电脑的数据传输。
三、软件设计1. 信号采集与处理通过单片机的GPIO口实现对AD转换器的控制，进行心电信号的采集。
同时，通过软件滤波算法对信号进行滤波处理，去除噪声和干扰。
2. 心率计算心率的计算可以通过测量心跳的时间间隔来实现。
在信号处理过程中，可以设置一个阈值，当信号超过该阈值时，计数器加一。
根据连续心跳的次数和采样频率，可以计算出心率的值。
3. 数据显示与存储通过液晶屏显示心率的实时数值，并提供用户界面操作。
同时，可以通过串口将数据传输到电脑进行进一步的分析和存储。
四、实验结果与讨论本设计基于51单片机成功实现了心率计的功能。
通过实验验证，心率计能够准确地测量心率，并实时显示在液晶屏上。
通过与商用心率计进行对比，结果表明本设计具有较高的准确性和稳定性。
五、总结与展望本文介绍了一种基于51单片机的心率计设计方案。
通过对心电信号的采集、处理和显示，实现了心率的实时监测。
一种基于单片机的简易心电图仪设计-
一种基于单片机的简易心电图仪设计-
心电图仪是一种用于检测人类心脏电传导情况的医疗设备。
随着科技的不断发展，单片机技术已经逐渐被应用在心电图仪的设计中。
本文将介绍一种基于单片机的简易心电图仪设计。
1. 设计思路
本设计采用单片机作为主控制器，通过采集人体心电信号转化为数字信号进行处理。
具体实现过程如下：
（1）通过心电传感器采集人体心电信号，将信号转化为模拟信号。
（2）将模拟信号通过运算放大电路，使其变为数字信号。
（3）通过单片机将数字信号进行处理和分析，并将结果通过显示屏进行呈现。
2. 设计过程
（1）硬件设计
硬件设计包括传感器电路、模拟电路、通信接口和显示屏等。
其中，传感器电路用于采集心电信号，模拟电路用于将模拟信号转换为数字信号，通信接口用于与主控制器通信，显示屏用于显示处理后的心电信号。
（2）软件设计
软件设计主要包括单片机中的程序设计和信号处理。
程序设计需要对心电信号进行采样、滤波、放大、数字化等处理，以保证采集到高质量的心电信号。
信号处理过程中需要进行适当的算法处理，比如检测心脏跳动次数、识别心跳节律等。
3. 总结
本文介绍了一种基于单片机的简易心电图仪设计。
该设计具有硬件简单、软件易实现、数值精准等优点。
虽然其无法取代专业心电图仪，但其可方便地用于居家医疗和自我监测等方面，成为日常健康管理的重要工具。
基于51单片机的无线心电监护系统设计
基于51单片机的无线心电监护系统设计1 引言随着经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，健康已成为人们关注的焦点。
心脏疾病是危害人类健康的一大杀手，其偶然性与突发性的特点使得心电监护系统具有重要的临床应用价值。
由于传统的心电监护仪不能进行远距离的实时监护，所以便携式无线心电监护系统显得更加重要。
无线医疗监护系统主要由生理信息与数据采集、无线数据通信、控制和显示等单元组成。
目前国内已有用于临床的无线心电监护产品，但其采用的方案大都是“采集器+发送器(PDA 或手机)”，从成本上看其价格昂贵；从无线传输方面看，大多是将心电数据以模拟信号传输，这必然导致信号在传输过程中发生失真。
此外，由于人体电阻差异导致心电信号在1～10 mV 之间变动，固定放大倍数系统缺乏适应性。
基于此，这里提出基于C8051F320 单片机的无线监护系统。
该系统分为数据采集盒和PC 监护终端两部分。
数据采集盒在设计中充分考虑其体积小、功耗低、操作快捷的要求，因此全部采用SMT 封装的元器件；PC 监护终端通过USB 接收数据。
采用VC++编写显示、存储、分析处理和报警等功能程序。
实验结果表明该系统能满足病人在100 m 范围内活动，并能根据不同病人选择合适的放大倍数；由于心电信号在数据采集盒内经MD 转换器处理后才发送，信号抗干扰能力更强。
2 系统硬件设计2．1 系统整体构成系统南数据采集盒和PC 监护终端两部分构成，见图1。
数据采集盒采用C8051F320 单片机为核心采集心电数据并控制程控放大器，采用NRF24L01 模块收发数据与PC 监护终端通信。
PC 监护终端中C8051F320 单片机通过NRF24L01 模块接收心电数据并通过自带的USB 接口将数据送至PC 机。
2．2 心电采集与程控放大电路心电信号属于微弱信号，由于个体差异，体表心电信号的测量幅值范围为1～10 mV，在测量心电信号时存在较强干扰，包括测量电极与人体之间构成的化学半电池所产生的直流极化电压；以共模电压形式存在的50Hz 工频干扰；人体运动、呼吸引起的基线漂移；肌肉收缩引起的肌电干扰等。
基于单片机的便捷式心电显示仪
摘要本设计是基于单片机的便携式心电显示仪，拟采用以51系列单片机为控制核心，实现信号的采集、处理、回放、存储以及显示。
信号的采集部分拟采用AD620放大电路、带通滤波器、50HZ陷滤器及主要放大电路等构成，用于提取人体有用心电信号，在显示部分，本设计拟选用TFT液晶则进行实时动态显示心电波形。
本设计具有良好的人机交互界面，能完成心电图的动态显示，同时具有便携、低功耗、低成本、体积小的特点。
关键词：心电图、51单片机、TFT。
基于单片机的便携式心电显示仪的设计一、研究背景和研究意义随着我国人口的老龄化程度加快，人民物质水平的提高，心血管、心脏病一类疾病也在不断的增长，人们对这一类疾病的预防和诊断的需求也在不断地增长。
因此，人们需要一种医疗设备仪器能够在家里随时进行心电图的测量，在方便的时候让医生做进一步的诊断。
对于这种情况，结合单片机技术、计算机技术、微电子技术，我们通过对现有的心电图传感器进行利用，通过单片机希望研制成一种便携式心电图显示仪。
并由采用TFT实时显示图形的方式显示心电图。
从而实时的展现心电的情况，是一种新颖的临床和家庭兼用的心电图仪。
二、系统总体方案设计心电信号由电极获取，送人心电采集电路，经前置放大、主放大、高低通滤波、电平抬升后，得到符合要求的心电信号，并进行AD转换。
系统控制芯片拟采用51系列单片机，TFT的触摸功能加上少量按键可以建立良好的人机交互环境，可以通过TFT实时显示和回放。
根据理论研究及方案论证，通过仔细的分析，从而拟订了系统设计方案。
系统设计的原理框图如图所示：图1：便携式心电显示仪系统原理框图三、系统主要硬件结构及电路本设计的划分主要为以下几个部分：心电采集电路，主要完成心电信号的提取；前置放大电路是从噪声中提取心电信号，并把它放大到合适的电平以提供给A/D转换电路；单片机实现的主要功能是用于调理采集到的信号，使之符合处理要求；TFT液晶则主要完成心电信号的显示、分析、存储和数据传送功能。
基于单片机的心跳测试仪的设计与实现
I基于单片机的心跳测试仪的设计与实现摘要现代社会随着经济的飞速发展,人们的生活也越变越好了,但是在物质生活变好的同时,人们身体也伴随着多种疾病,因此人们的身体健康也渐渐被重视了起来;而心血管疾病又是一种高频率出现的比较难以预防的一种突发性疾病。
人们总是需要去一些固定的医疗点或者医院才可以检查身体疾病，本设计就可以解决这个问题，作为一个便携式的脉搏检测器可以让人们在任意地点放轻松的完成检测，尤其是有这方面疾病的患者可以事实监控自己的身体状况。
本设计采用ARM公司的STM32F103CBT6作为主控芯片；采用ST188光电传感器作为脉搏采集器；采用OLED显示屏来显示实时心率状况；采用LM358运算放大器对采集到的微弱信号进行放大整形；采用蜂鸣器作为报警装置提醒受检者。
本设计可以使用按键作为输入来控制心率上限下限值作为报警依据，采用USB接口进行供电，只需受检者将手指放于光电传感器上就可进行检测，使用方便，操作简单相信可以为广大人群带来方便与健康。
而且该系统测量精度准确到了2次/分。
关键词：光电传感器,心率检测,STM32F103CBT6,运算放大器1 绪论本系统采用的传感器是光电传感器,在有脉搏感应的时候透光性差,没有脉搏感应时透光性比较强,通过将光信号转化为电信号,从而作为脉搏检测的凭仗。
通过对脉搏信号的检测,可以对人体的身体机能情况进行预估,脉搏检测仪通常被广泛用于医疗中心和医院，但本设计外观小巧可以在各种地方使用。
本系统在受检者检测的同时可以通过显示模块与LED灯来查看脉搏状况，当然显示屏会更直观。
键模块还可以用于设置脉冲的上限和下限时间。
测定值超过设定值范围时，驱动蜂鸣器发出警报。
根据古代到现在的中国的脉冲条件来判断人体功能信息的一部分，是一般的科学方法。
本系统以ARM公司的STM32F103CBT6为主控芯片、以ST188光电传感器作为脉搏检测器、以单片机内部定时器作为时间依据、以LCD1602为显示模块、以蜂鸣器为报警模块。
基于单片机的心率检测系统设计
基于单片机的心率检测系统设计心率检测系统是一种常见的医疗设备，用于监测人体的心率并提供实时反馈和数据记录。
本文将展示基于单片机的心率检测系统的设计。
1.系统概述本系统的设计目标是使用单片机来实现心率检测，并通过显示屏显示心率数据。
该系统的设计要求包括实时监测和显示心率数据，提供用户界面以便用户与系统进行交互等。
2.硬件设计系统的硬件设计包括以下主要组件：-心率传感器：用于检测用户的心率。
-单片机：作为系统的控制中心，负责数据处理和用户界面。
-显示屏：用于显示心率数据和用户界面。
-电源：为系统提供电力支持。
3.软件设计系统的软件设计包括以下主要模块：-心率检测模块：读取心率传感器的数据并进行处理，得到用户的心率数据。
-数据处理模块：将得到的心率数据进行处理，计算出平均心率和心率变化趋势等。
-用户界面模块：为用户提供交互界面，显示心率数据并接收用户的指令。
-数据存储模块：将心率数据保存在存储器中，用于后续分析和回放。
4.系统工作原理系统的工作原理如下：-用户将心率传感器与身体接触，传感器将用户的心率数据传输到单片机。
-单片机通过心率检测模块读取传感器的数据，并进行处理得到准确的心率数据。
-单片机将心率数据通过显示屏显示给用户，并提供用户界面供用户与系统进行交互。
-单片机将心率数据存储在存储器中，以便后续分析和回放。
5.系统优势和应用-优势：-高精度和可靠性：通过精准的心率传感器和数据处理算法，可以得到准确的心率数据。
-实时监测和反馈：系统可以实时监测并显示用户的心率数据，使用户能够及时了解自己的身体状况。
-数据存储和分析：系统可以将心率数据保存在存储器中，供用户和医生进行后续分析和回放。
-应用：-医疗领域：用于疾病监测和治疗过程中的心率监测。
-运动健康领域：用于跑步、健身等运动过程中的心率监测。
-日常生活：用于日常心率监测，提醒用户及时调整心态和行为。
总结：基于单片机的心率检测系统是一种功能强大且实用的医疗设备。
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简易心电图仪的设计方案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精度、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89C51和A/D转换以及多路模拟开关设计了一种符合上述要求的多路心电数据采集系统。
一、方案的提出与比较1、方案的提出图１所示是一个心电数据系统的组成框图，其中心电信号由专用电极拾取后送入前置放大器初步放大，并在对各干扰信号进行一定抑制后送入带通滤波器，以滤除心电频率范围以外的干扰信号。
主放大器可将滤波后的信号进一步放大到合适范围后，再经50Hz陷波器滤除工频和肌电干扰，然后将符合要求的心电模拟信号由模拟输入端送入高速ADC，以进行高精度A/D转换和数据的采集存储。
方案一：采用模拟分立元件，可以产生心电波，但采用模拟元件太大，即使使用单片机电路参数也与外部元件有关，外接的电阻电容对参数影响很大，在滤波过程中会出现很大的干扰，使得输出不精确，即此电路抗干扰能力低，成本也高；而且灵活性差，不能实现各种输出的智能化。
，方案二：采用以89C51为核心，采用INA128芯片作为前置放大，运用多级运放电路来提取信号。
它在一定的程度上可以达到题目要求。
但是，共模抑制比很难达到发挥80db以上，而且精确度不高，在以后的输出中会出现很多的毛刺。
由于这些原因，我们不采用这种方法。
方案三：以89C51为中心、采用性能优良的AD620管作为前置放大，既可以提高放大倍数，也可以提高共模抵制比、电路结构简单。
然后通过A/D和D/A转换，输出给示波器，若合理的选择器件参数，可使其输出波形失真小。
所以采用此方案。
二、系统原理图以及各模块的说明1、系统原理图图一2、模块说明：①导联选择：采用CD4051来完成，用单片机来控制。
②前置放大：采用AD620来完成，前置放大是心电数据采集的关键环节，用来把取样的信号进行放大，具有很高的共模抑制比和1～1000倍信号放大。
③高/低通滤波电路：采用LM324作为核心，用大小相当的电阻电容构成滤波电路。
④50Hz陷波电路：采用LM324作为核心，用大小相当的电阻电容构成陷波电路，电路简单，容易实现。
⑤波形A/D采集存储模块：以单片机为核心，利用ADC0809，以2.5KHz的速率对输入信号进行采集。
由于89C51内的存储空间不够，我们扩展了两片RAM，使存储深度达到了16KB，即每一个通道存储8KB。
⑥单片机控制模块：系统的主控制器，控制其他协调工作。
三、系统电路与理论数据（1）导联通道的选择方案一：两个导联均采用两个相同的通道，即采用两个仪表放大器INA128、两个滤波通道、两个50Hz陷波通道以及两个主放大电路、两个电平移位电路，然后通89C51来控制ADC0809来选择通道来进行处理。
由于这种方法的思路非常清晰，各通道之间干扰小，但总体来说由于采用了两个通道，耗资大，所以本设计不采用此方案。
方案二：采用模拟开关4051，在两个导联通道均通过仪表放大器以后再通过4051进行通道的选择，然后送到后级进行处理。
在这里为了保证每切换一次89C51能够采集存储完一次心电信号，我们用89C51来同时控制切换率和采样率，这样就切保了同步，同时也保证了心电信号不会被漏存少存。
方案三：在前置放大前级采用类比多工器ADG609，考虑到一般生理信号都属于差动式的，而ADG609的类比信号的输入范围介于Vss与Vdd之间，且有四个切换对，可以很轻易地经由89C51的设定来更改切换的频率，除此之外还具有快速切颀时间（Ton75ns max*Toff45ns max）、低启动阻抗、低消耗功率，以上这些特性都符合此设计的要求。
ADG609的真值表如下：A1 A0 EN 通道选择X X 0 NONE0 0 1 10 1 1 21 0 1 31 1 1 4（2）前置放大部分方案一：采用LM324与NE5534等低噪声,具有一定精度的普通运算放大器要构建放大电路,但从体表采集到的信号除了人体的心脏产生的电信号以外,还包含肌电,呼吸以及50Hz工频信号等带来的干扰.其中,工频干扰收起的共模信号可能远大于心电信号,从而影响系统对心电信号的分析采样,因此,共模抑制比是衡量心电图仪情能的重要标准之一.本题要求运算放大器的共模抑制比不小于80db.上述两种运算放大器的共模抑制能力虽然能达到这个要求,但有这样的单个运放构成的电路难以达到较高的共模抑制比,故不采取此方案。
方案二：心电信号为一差动式信号并且小于4mV,通常信号会先经过第一级的适当放大后,再经过高低通滤波器,采用分级放大的原因是为了避免直流偏压经过放大后,造成后级的电饱和,而使放大后的信号产生失真.因此为了避免放大器饱和,在这一级的放大增益应该小于30.一般说来作为前级放大单元必须具有高输入阻抗.高共模斥拒比等基本特性,在这里我们采用了低功耗,高精度的仪表放大器-----AD620, AD620输入端采用超β处理技术，具有低输入偏置电流、低噪音、高精度、较高建立时间、低功耗等特性，共模抑制比可达130dB，非常适合作为医疗仪器前置放大器使用。
其增益可调（范围约１～１０００倍），并可由公式Ｇ＝1+（51+51）/15=7.2来确定。
为防止前置放大器工作于饱区和或截止区，其增益不能过大。
试验表明：１０倍左右效果较好。
因此,我们采用了此方案。
方案三：采用仪表放大器INA128.其具有良好的共模输入抑制能力,共模抑制比大于120DB,而且只需外接一个电阻就可调节增益..INA128对直流电源的要求低,甚至只需2.25V的直流电源电压就要表现出色的功能特性,静态电流只有700uA,功耗低,但INA128的价格昂贵,因此我们不采用此方案。
（3）心电信号处理部分心电信号属于低频小信号,易受干扰,因此必须对所采集的信号进行高通,低通,陷波的处理.因此我们将心电信号处理部分的方案主要放在滤波部分和陷波部分。
1、滤波部分如图３所示，带通滤波由双运放集成电路LM324构成。
LM324具有高精度、低偏置、低功耗等特性，片内集成了两个运放，可灵活组成各类放大和滤波电路。
由于心电信号频带主要集中在０．０５～１００Ｈｚ左右，频带较宽，为此，采用LM324的两个运放分别设计二阶压控有源高通和低通滤波器并组合成带通滤波。
其中，Ｕ６Ａ、Ｃ６、Ｃ７、Ｒ８、Ｒ９构成高通滤波器，为不损失心电信号的低频成分，其截止频率设计为ｆ＝１／ ２π 9876R R C C ＝０．０5Ｈｚ。
Ｕ６Ｂ、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｃ８、Ｃ９构成低通滤波器，同样，为不损失其高频成分，截止频率设计为ｆ＝１／ ２π 111098R R C C ＝500Hz放大电路由LM324、Ｒ１２、Ｒ１３构成。
考虑到心电信号幅度约为０～４ｍＶ，而Ａ／Ｄ转换输入信号要求１Ｖ左右，因此，整个信号电路的放大倍数需１０００倍左右。
而前置放大约１０倍左右，因此本级放大倍数设计为１００倍左右，即Ｇ＝１＋Ｒ１２／Ｒ１３≈１００。
其中低通滤波又分有源滤波和数字滤波。
图三为低通滤波的幅频特性.图三有源滤波方案：① 一阶滤波。
其结构相对简单，且采用了集成运算放大器，它具有高输入阻抗和低输出阻抗，同时由于具有缓冲作用效果比无源滤波器好，幅频特性曲线可达到-20db/10倍频，但要想实现更明显的滤波效果。
此方案仍未满足要求。
② 二级滤波采有类似的结构，但幅频特性曲线能达到-40db/10倍频程，滤波效果比一阶明显。
③ 二级以上的滤波。
它是由多个一阶和二阶滤波器组成的，效果自然要比上述两种滤波好，但其电路比一阶和二阶复杂，所需电阻电容较多，而电阻电容的实际值很难与设计要求精确匹配，有时为了匹配需要好几个电阻的串并联，同时由于不能避免环境因素对电阻电容的影响，因此用的电阻电容越多，误差就越大，导致实际的滤波效果与设计时所期望的存在一定的差距。
本设计只对截止频率的精确度有要求，而对系的统的频域衰减率未做特别的要求，因此可以不必选择高阶滤波方案。
数字滤波方案：数字滤波的优点是参数可调节性好，可以通过更改程序中的参数对截止频率进行精确的调节，由于参数不会随温度等环境因素改变，从而精确度得到保证。
因此我们选择了此方案。
图四2、陷波处理部分工频干扰是心电信号的主要干扰，虽然前置放大电路对共模干扰具有较强的抑制作用，但有部分工频干扰是以差模信号方式进入电路的，且频率处于心电信号的频带之内，加上电极和输入回路不稳定等因素，前级电路输出的心电信号仍存在较强的工频干扰，所以必须专门滤除。
方案一：采用自适应相关模板法。
利用工频干扰的相关特性，从原始输入信号中得到工频干扰的模板，进而原始输入信号中减去工频干扰的模板，达到滤波干扰的目的。
但这种方法算法虽然简单但程序设计比较复杂，所以不采用此方案。
方案二：采用模拟双T陷波。
通过图五幅频特性可知,对于W=W0的其他频率信号,通过双T网络具有较强的负反馈,因为双T网络具有良好的滤波特性，在仪表的电源噪声滤波电路中获得了较为广泛的应用，又因为双T网络具有比RC串、并联网络更好的选频特性，故我们选用了此方案。
图五3、电平移位电路经过一系列信号调理后，陷波输出的心电信号为交变信号，而本设计中ＡＤＣ0809转换输入电压范围为０～5Ｖ，因此，在送入ＡＤＣ之前还需进行电平抬升，在图四中，电平抬升部分由Ｕ１１、Ｒ４２、Ｒ４３、Ｒ４４构成。
图六通过调节100K的电位器，从而可以调节输出电压的范围。
（四）、单片机系统的设计1、由ADC0809与89C51构成的数据采集存储系统信号采集部分: 前级经过处理放大的模拟信号通过ADC0809处理后转换成数字信号, ADC0809的转换时钟脉冲为200us, 为了有效的转换,ADC0809的start启动信号设置为100us的时钟脉冲，启动方式采用定时器溢出和软件写ＡＤＢＵＳＹ位启动相结合的方式，输出通道是采用软件分时控制其输出通道。
输出后的数字信号直接送往单片机处理，当存储键有效时，单片机就会把输入信号存储起来，存储采用顺序存储方式，即先存第一通道再存第二通道，为了保证每个通道不会少存或重存，我们用单片机来不断查询ADC的转换结束线EOC，即第一个通道的数据转换完以后，EOC线为高电平，然后存储到第一个通道的存储区，同时切换到第二个通道的A/D转换，存储方法与第一个道通道一样。
为了回放的时候能看到比较完整的心电图形，存储周期（每一个通道）设置为8KB*400us=3.2s，因此要占用较大的数据存储空间，显然单片机内部的数据存储空间是无法满足要求的，本系统采用的是外扩两片8KB的数据存储芯片以达到设计要求。