简易心电图仪的设计

合集下载

14-2简易心电图仪设计和实现

14-2简易心电图仪设计和实现

图 7 浮动负 负载原理图 路中,A1,A2 2、A3 及其周 周边电阻构成 成三运放仪用放大器;A4、 、A5 的作用是将 上图电路 共模 模信号从两个 个 R0 的中点 D 取出, 经倒 倒相放大后加至电源线的中 中线端 (O 点 点) ,如上图所 所示。 使其 其电桥正负电 电源的中线于 于 1.5m 长的传 传输线外表电 电线相连并浮 浮地。这样做 做的目的是要 要进一 步提 提高前级共模 模抑制能力。其原理如下 : 当某个时刻 刻,在 P1 点、P2 点的感应 应有共模信号 号,并设此时 时的共模输入 入信号为正值 值,经 过A A1、A2 放大后 后,在 B1、B2 点会产生较 较大同极性的 的共模信号,于是在 D 点 点可取出正极 极性的 共模 模信号,经过 过 A4 倒相,A5 跟随,在正 正负电源的中 中点 O 便得到 到负极性的共 共模信号,这 这样一 来,使 P1、P2 点的共模信号 点 号下降,最后 后使前级输出的共模信号下 下降,反之亦 亦然(正负电源的 中点 点 O 为浮动负 负载的参考点 点,按导联 I、 、II 方法连接 接的参考点,根据要求,则为 RL)。上述 分析 析表明,对共 共模信号而言,前级又引入 入了一个反馈 馈深度很大的 的负反馈,使 使前级输出的共模 信号 号大大下降,起到进一步抑制共模信号 号的作用,这 这可以使共模 模抑制比 KCMRR 在原来的基 基础上 提高 高 1-2 个数量 量级。 而对差模 模信号的放大 大倍数没有任 任何影响。 根据浮动负载 根 载的降噪原理 理及导 联 I、II 的接法 法要求,本实 实验中的降噪 电路如下:
168
格、长度均一样 样,甚至人体卧床的姿势也 也要对称,如 如果不对称,比如,左手 手和右手垂直 直,则 两路 路感应的干扰 扰信号的幅度 度和相位就存在 在显著差异。 要 要保证干扰信 信号在放大器 器对称点处(A A 与 A’、B 与 B’)不形 形成差信号,在使用三运 运放仪 用放 放大器的时候 候,因尽量使使 使用的运放参 参数相同,并 并仔细匹配相 相关电阻;使 使用单片仪用放大 器时 时,应该选择 择 A1A,A2A 的内 内部参数和外 外接电阻完全 全对称。内部 部电路的对称 称已经由集成 成芯片 获得 得了保证,外 外部对称则是 是靠结构、工序 序给以保证。 3. .2.3 提高放 放大器的共模 模抑制比 KCMR MR 120dB 选 选择高共模抑 抑制比集成仪 仪用放大器 IN NA2128, 它的 KCMR》 B; 如果心电取 取最小值 20 V , 50HZ Z 市电的共模 模信号为 5V,则信噪比为 为 5000 10 0 / 20 2.5 10 108( (dB) ,这 已经

基于单片机的心电图仪系统设计

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。

简单心电图仪设计论文

简单心电图仪设计论文

简易心电图仪摘要:本系统主要以TI公司的低功耗msp430单片机为控制核心,由放大电路、右腿驱动电路、滤波网络、心电波形显示、存储与回放等模块组成。

利用高精度仪表放大器INA128和精密放大器OP07级联的方式对两路心电信号放大。

采用有源高低通滤波电路对心电信号进行综合处理。

设计还采用了右腿驱动电路抑制干扰,提高了放大器的共模抑制比。

单片机和液晶显示器实现了对心电波形的显示、存储与回放。

最终达到各项指标的要求,实现了低功耗的特点。

关键字:示波器滤波网络右腿驱动OP07 NE5532目录一、绪论 (3)(一)研究背景 (3)(二)心电图仪的发展现状 (3)(三)研究意义 (4)二、总体设计 (4)(一)便携式要求 (4)(二)设计框图 (5)三、硬件设计 (5)(一)电极的选择 (5)(二)导联方式的选择 (6)(三)放大电路 (7)(四)滤波网络 (8)四、软件设计 (9)(一)软件设计框图 (9)(二)程序源代码 (11)五、测试 (11)(一)测试仪器 (11)(二)系统测试 (11)(三)测试结果 (12)附录 (13)附录一 (13)附录二 (13)一、绪论(一)研究背景有很多病情较轻或者处在康复期内的心脏病患者,在较长时期内都离不开心电监护系统;或者有些心脏病偶发患者需要长期、连续观察心电参数,以捕捉某一瞬间出现的症状;也有些偏远地区的医院遇到疑难病症,病人在较长时间内需要得到上级医院专家的观察。

基于上述情况,开放一种便携的家用心电图仪,使得病人在家里可以观察并记录自己的心电信号,以备医生检查需求。

本设计介绍的就是一款体积小、重量轻、成本低、质量高、操作简单的便携式心电图仪。

(二)心电图仪的发展现状20世纪80年代心电图仪的特点是小型化、记录时间长,回放系统使用了计算机,并能够准确计算心率、异位心搏和ST段改变,打印系统已经普遍配备激光打印机。

20世纪90年代后的心电图仪的特点是体积小、佩戴舒适、存储容量打、电波保真度搞等。

简易心电图仪课程设计

简易心电图仪课程设计

提供计数器计时中断。

计数器的时钟源频率最高可以设置为24.512MHz,经过分频后有多种采样频率可选。

而且凌阳单片机的汇编语言中已经有FIR算法可以直接应用,因此可以做出16阶的数字滤波。

虽然16阶的数字滤波器效果不是十分理想,不能充分发挥数字滤波的性能,但可以起辅助滤波作用。

综上所述,由于本系统除了波形处理外,还要求具有数字存储和回放功能,因此本系统采用模拟、数字滤波相结合的方案,对通过两种标准导联所采集的两路心电信号分别进行以100Hz 和500Hz 为截止频率的模拟低通滤波,对要进行存储的信号,在用单片机采样的同时对其进行数字滤波,截止频率可设置低于50Hz,以避免工频信号干扰,使所存储回放的心电波形更为清晰。

四陷波处理方案论证比较本系统要除去工频50Hz的干扰,需要对混杂在心电信号里的50Hz信号作尽可能大的衰减处理。

处理方案集中在两种:自适应相干模板法和模拟陷波法。

方案1 自适应相关模板法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,进而从原始输入信号中减去工频干扰的模板,达到滤除工频干扰的目的。

但这种方法算法虽简单但程序设计比较复杂,考虑到课程设计时间有限,故不采取这个方案。

方案2 模拟陷波法图1 为双T网络幅频特性曲线。

图1通过图1幅频特性可知,对于ω=ω0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,故我们选用双T 网络进行陷波。

综上比较,模拟陷波方案比较简易可行,因此选择模拟陷波方案系统设计综合以上方案论证与分析,我们得出总体设计框如下:图3为心电信号放大电路。

电极采集到的心电信号大约为20 μ V~20mV,而灵敏的仪表放大器INA128 只需外接一个电阻就能将信号放大1~10000 倍,其增益G 与外接电阻的RG 的计算公式为:RG 1G k 50-Ω=当G=1000时,RG=50.05Ω。

简易心电图仪

简易心电图仪

简易心电图仪摘要本简易心电图仪由仪表放大电路、带通滤波电路、同相放大电路和通用示波器组成。

本设计对采集的心电信号进行放大、滤波,最后将其清晰稳定地显示在双踪示波器上。

所设计的放大电路要求具有高增益、高共模抑制比、低噪声、低漂移,因此在放大电路中采用仪表放大电路提高系统的性能指标要求。

目录一前言--------------------------------------------------------二原理---------------------------------------------------------三设计要求---------------------------------------------------3.1设计功能-----------------------------------------------3.2技术指标-----------------------------------------------四方案设计---------------------------------------------------4.1、理论分析与设计方案的选用-----------------------4.1.1系统方案框图------------------------------------4.2、方案论证与比较------------------------------------4.2.1前置放大模块------------------------------------4.2.2模拟滤波模------------------------------------4.2.3后置放大模块------------------------------------五单元电路的设计分析与计算----------------------------六指标测试-----------------------------------------------------七总结---------------------------------------------------八附录---------------------------------------------------一前言由于人的心电信号是一种低频率的微弱的信号属于低频小信号,而心电信号直接取自人体,所以在心电采集的时候不可避免会混入各种干扰信号。

简易心电图仪设计(课程设计)

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。

简易心电图仪的设计【文献综述】

简易心电图仪的设计【文献综述】

文献综述电子信息工程简易心电图仪的设计前言随着社会的发展和物质生活水平的不断提高 ,人们对健康的重视程度与日剧增 ,特别是近年来社会老龄化的加剧 ,而且每年心血管疾病的发病率也不断上升。

目前心血管疾病成了威胁人类生命的主要疾病 ,心脏病已经成了世界上死亡率最高的疾病。

鉴于这种严峻形势 ,提高预防和监测该疾病的手段势在必行。

而心电信号检测是发现心脏病的最直接手段 ,但目前医院用的心电监护仪价格昂贵 ,维护费用高 ,患者检查的经济负担重 ,不能做到随时随地都能检查[1]。

因此设计一种便携式、价格便宜且实用的心电监护仪器具有重要意义。

主题根据简易心电图仪设计的要求,并充分考虑各种因素,制定了整体设计方案:以前置小信号放大模块、滤波网络模块、数字处理模块三大部分为主体系统:图1.1心电图仪基本框架输入模块为了满足临床诊断的要求,对心电图仪的电极位置和引线以及与放大器的连接方式有统一规定,称为心电图的导联系统。

目前广泛应用的是 12 导联系统。

其中,又分为双极肢体导联、单级肢体导联和单级胸前导联。

考虑到题目要求,我们仅采用双极肢体导联,这组导联方式又称为标准导联[2]。

在此模块设计方案中引入屏蔽驱动和右腿驱动,以提高系统的共模抑制能力,进而使系统抑制干扰的能力大大增强。

①屏蔽驱动。

与人体相接触的电极到前置放大器之间有两根约1.5m 的导联引线,导联引线用屏蔽电缆。

信号线和电缆屏蔽之间存在分布电容,而两根导联线的分布电容不可能完全相等,加之电极阻抗的不平衡,导致包括输入回路在内的整个放大系统的共模抑制能力降低,从而使抑制干扰的能力下降,为了消除屏蔽层电容的不良影响,可使导联线的屏蔽层不接地,从而取出放大电路的共模电压端,与屏蔽层连接。

②右腿驱动。

人体自身通过各种渠道从环境中拾取工频50Hz交流电压,在心电测量中,形成交流干扰,这种交流干扰常在几伏以上。

为了消除这一交流干扰,采用右腿电极经电阻与放大器接地端相连,以降低人体的共模电压。

简易心电图仪课程设计

简易心电图仪课程设计

简易心电图仪课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解心电图的基本工作原理,掌握心电信号的采集、放大和显示过程。

2. 学生能够描述心电图仪中各组成部分的功能,如电极、放大器、滤波器和显示屏。

3. 学生能够解释心电图波形的意义,如P波、QRS波群和T波。

技能目标:1. 学生能够正确操作简易心电图仪,完成心电信号的采集和初步分析。

2. 学生能够运用所学的知识,设计简单的心电图仪电路,并进行实际操作。

3. 学生能够运用心电知识解决实际问题,如分析异常心电图波形。

情感态度价值观目标:1. 学生能够培养对生物医学工程的兴趣,激发探究心电现象的欲望。

2. 学生能够认识到心电图在临床诊断中的重要性,提高对医学技术的尊重。

3. 学生能够增强团队合作意识,通过小组讨论和实践,提高沟通与协作能力。

分析课程性质、学生特点和教学要求:1. 课程性质:本课程属于科学实践类课程,注重理论知识与实际操作相结合。

2. 学生特点:八年级学生对生物医学工程有一定了解,具备基本的物理知识和动手能力。

3. 教学要求:教师需引导学生将所学知识应用于实际操作中,培养学生的创新思维和动手能力。

二、教学内容1. 引入心电图基本概念:介绍心电图的定义、作用和临床应用,让学生了解心电图的起源和发展。

2. 心电图仪工作原理:讲解心电图仪的电极放置、信号采集、放大、滤波和显示过程,引导学生理解各环节的作用。

3. 心电图波形分析:详细讲解P波、QRS波群和T波的特点,使学生能够识别和分析正常心电图波形。

4. 简易心电图仪制作:指导学生按照教材章节内容,设计并搭建简易心电图仪电路,进行实际操作。

5. 异常心电图案例分析:结合教材内容,分析常见的心电图异常现象,提高学生的临床诊断意识。

教学内容安排和进度:第一课时:引入心电图基本概念,心电图仪工作原理。

第二课时:心电图波形分析,简易心电图仪制作(理论部分)。

第三课时:简易心电图仪制作(实践部分),异常心电图案例分析。

简易心电图仪

简易心电图仪

简易心电图仪的设计与实现江汉大学物理与信息工程学院叶杨婷王才才张义涛摘要:介绍了一种简单稳定的心电图仪设计思路,给出了通过模拟电路和单片机实现简易心电图仪的解决方案,总结了简易心电图仪各模块功能,并提出优化方式。

关键词:心电图仪;单片机;仪用放大器一、设计要求(1)导联电极说明:RA:右臂;LA:左臂;LL:左腿;RL右腿。

第一路心电信号,即标准Ⅰ导联的电极接法:RA接放大器反相输入端,LA接放大器同相输入端,RL作为参考电极,接心电放大器参考点。

第二路心电信号,即标准Ⅱ导联的电极接法:RA接放大器反相输入端LL接放大器同相输入端,RL作为参考电极,接心电放大器参考点。

(RA,LA,LL和RL的皮肤接触电极分别通过1.5M长的屏蔽导联线与心电信号放大器连接)(2)制作一路心电信号放大器要求将心电电压信号放大1000倍,测试误差小于5%;测试仪的高低频截止频率分别为100Hz和0.05Hz,要求频带内响应波动在3分贝以内;共模抑制比为60分贝,共模输入电压范围是-7.5V——+7.5V,差模输入电阻为5兆欧姆,输入电压动态范围大于10V(3)扩展实现心电信号的存储回放功能。

R A图1 简易心电图仪示意图-------------------------------------------------------------------------------------------------------备注:本设计是2004年暑期湖北省大学生电子设计竞赛赛题之一二、简易心电图仪框图及工作原理根据上述设计要求可总结出:由于心电信号均取自人体表面,信号源阻抗较大,而且背面噪声强,因此要求采集电路:(1)增益且可调节,以便处理心电信号幅值微弱且因变化较大的情况;(2)高输入阻抗,以便拾取的信号强;(3)高共模抑制比,以消除工频及电极极化电位的干扰;(4)低噪声,使之不淹没极其微弱且信噪比低的心电信号;(5)低漂移,以防高放大倍数的前置放大器出现饱和;(6)合适的带宽,以便有效的抑制噪声,防止采样混叠;(7)高安全性,确保人体的绝对安全;(8)可存储回放性,用单片机实现;根据以上要求我们设计的采样电路总体框图如图所示图2 简易心电图仪框图由图可知,该信号采集电路由导联转换、前置放大、右腿驱动、带通滤波、多路开关、放大电路、单片机、模数转换、串行接口、浮地电源等组成。

便携式心电图仪器的设计

便携式心电图仪器的设计

便携式心电图仪器的设计DeclarationElectrocardiogram (ecg) in the treatment of disease has played a vital role in the process of, its operation is simple, reliable diagnosis, and without negative effect on the patient. In the modern medical treatment plays a more and more important role. But, we know that routine electrocardiogram instrument can only be a small amount of access to information on the dynamic heart, and heart disease often for emergencies, therefore in the limited time find the possibility of abnormal heart activity is minimal, developed a kind of portable portable ecg instrument is necessary.摘要心电图在治疗疾病的过程中起到了至关重要的作用,其操作简单,诊断可靠,并且对病人没有负而影响作用。

其在现代医学治疗中发挥着越来越大的作用。

但是,我们知道常规性的心电图仪器只能少量获取有关心脏动态的信息,而心脏病往往为突发事件,因此在有限的时间内发现心脏活动异常的可能性也是极小的,研制一种便携式的可以随身携带的心电图仪器显得尤为必要。

关键词:便携式,心电图仪器,设计1.心电图仪器的基本结构1.1输入电路:输入电路山电极、导联线、滤波保护电路、导联选择器等部分组成。

简易心电图设计报告

简易心电图设计报告

简易心电图仪摘要本简易心电图仪采用仪用放大器INA 128 对采集到的微弱心电信号进行前置放大。

在后级电路中, 采用电压放大器, 对波形进一步放大;采用低通滤波器与右腿驱动进行滤波, 以得到清晰的心电波形。

选题目的与参数指标目的:掌握生物电检测及其电路的设计, 能够针对被测信号的特点设计相应的信号处理电路, 理解对测量系统的一般要求(精度、测量范围、响应速度), 了解电路参数的测量。

考核要求:(1)输入阻抗: > 5 MΩ;(2)共模抑制比: > 80 dB;(3)频率响应范围: 0.05--100 Hz;(4)信噪比: > 20 dB。

一、系统设计1)心电信号采集部分采用采样电极进行心电信号的采集, 采样准确度高, 信号明显。

2)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INA128, 可用外部电阻灵活地设定增益。

后级放大采用op07电压放大器, 进一步把心电信号放大以达到预期放大倍数。

3)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。

4)右腿驱动部分采用opa204芯片。

右腿驱动电路通常用于生物信号放大器, 以减少共模干扰。

心电图电路所发出的电子信号十分微小。

而由于人的身体也可以作为天线能受到电磁干扰, 特别是50/60Hz的家用供电噪音, 这种干扰可能会掩盖的生物信号, 使得信号难以测量。

基于MSP430F149的简易心电图仪设计[设计+开题+综述]

基于MSP430F149的简易心电图仪设计[设计+开题+综述]

开题报告电气工程与自动化基于MSP430F149的简易心电图仪设计一、选题的背景与意义课题来源:随着生活水平的显著提高,人们对健康的关注越来越高了。

无论是饮食、家居环境、生活习惯等方面,还是心理、生理方面的健康,人们都投注了很多的目光,越来越多的人希望能够通过简便的方式知道基本的身体状况。

因此各类人体生理监护仪开始出现并呈不断的增多的趋势。

心血管疾病是一种常见多发慢性疾病,由于病情隐蔽、发展危险性高等特点,使得心血管疾病成为死亡率最高的疾病之一,为当今社会的第一大健康杀手,及时发现和预防在减少心血管疾病危害中极为重要。

而心电图则是治疗此类疾病的主要依据,但是目前由于心电图仪的应用场合的限制和仪器的价格昂贵,使得病人得不到实时监控,这对病人的病情诊断和治疗是极为不利的。

因此,发展一种具有低功耗、便携式、低成本的心电图仪具有重要的意义和广阔的应用前景,其既能够为临床治疗提供有价值的诊断资料,同时对心脏疾病的早期预防和心脏功能的评估也非常有益。

国内外研究现状:由于心电图已经应用于各个层次的医疗机构的临床和科研中,特别是人们对其的深入认识和广泛用于临床的各个疾病。

由于心电图仪的非创伤性和多功能化,使心电图不局限与心脏疾患的范围,而且可用于临床电解质检测,非心脏病的鉴别诊断等。

随着人们生活节奏的加快和生活方式的改变,心血管疾病的发病率不断上升,心电图也在今后相当长的时间内更为重要。

心电图仪正朝着便携式,低功耗,多通道,数字智能型,网络共享等方向发展。

目前国内各大医疗器械厂商和科研单位都在心电图仪的开发上投入了大量的资源,并且都研发出了各具特色的心电仪产品,但是此类心电图仪还是没有得到很好的普及,究其原因,作者认为存在以下几个方面:体积笨重、不便于携带很难在急求状态下及时进行心电监护工作,而且这些心电图仪产品价格都十分昂贵,只有一些有实力的医院才有能力购买,对于一些规模有限的医疗机构或者个人则是沉重的负担,没有得到良好的普及。

便携式心电图仪器设计

便携式心电图仪器设计

便携式心电图仪器设计现代科学的发展,导致越来越多人开始重视自己的身体健康,他们往往会想在空余时间使用健身运动等方式来锻炼自身。

你会发现,在健身房中健身达人或者是教练都会叮嘱新手去关注自己的心率节奏。

一般来说,人的激烈的锻炼会造成心脏血压的上升,心率变化从而加剧。

而心率恰恰就作为人们运动的警戒和灯塔,运动状态下,心率的平稳状态、是否处于正常范围内都是健身人士应该注意的地方,不管你健身的目的是为了什么,而这更多的是与自身体重、体制等的相关。

与此同时,心率的表现也能让人们能及时发现身体的异样。

心率不定往往会造成。

心脏、心血管等疾病。

但往往是如此致命的病,检测其的方式就很简单。

而心率检测的作用,就是作为一个实时监控并且在危急时刻能警报你的装置,由此可得出便携式心电图仪对人们的作用十分重要。

在系统设计上,本设计采用了以STM32芯片中的F103系列芯片来作为总处理终端,在通过BUTTERWORTH滤波等之后将放大的心率信号进行除杂、去噪,也相对的对电路进行了优化。

用一块OLED屏幕将个人的动态心率进行纪律以及同步在屏幕中显示出来,其显示的内容将包括心率的单独显示已经更显而易见的图标模式。

利用心跳脉搏波形的特点以及心电图的基础将平均心率计算出来,从而展示出心率的“脉象图谱”。

一、总体设计该设计在基于STM32控制板外,另一个主要的板块就是做到如何去采集到心率数据的样本。

采用MAX30102,其在简易便携式心电图仪中使用量非常的大,是一个优质的心率监测器传感器。

MAX30102利用其本身含有的LED和光电检测端来检测信号的接收,以显示心率数据。

1.1心率脉象图谱原理及实现1.1.1 心电图当人体血液流动进入心脏时,血液的流向以及血压都会对心脏内壁造成压迫,从而使心脏肌肉形成了周期性的收缩与放松。

而脉冲信号就是由于心脏肌肉收缩,并且在左右压差下传递产生的周期性的电信号。

但是人体是一个导体,并且心脏脉冲也会血液中产生传播规律,而这就是脉搏的产生。

  1. 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. 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. 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)。

本科毕业设计简易心电图仪的设计摘要随着社会的发展和人们生活水平的不断提高,人们对健康的重视程度与日俱争特别是近年来老龄化得加剧,而且心血管疾病的发病率也不断上升。

目前心血管疾病成了威胁人类生命的主要疾病,心脏病已经成了世界上死亡率最高的疾病。

鉴于这种严峻形势,提高预防和监测该疾病的手段势在必行。

而心电信号是发现心脏病的最直接手段。

但目前医院用的心电监护价格昂贵,维护费用高,患者检查的经济负担重,不能做到随时地都能检查。

因此设计一种便携式,价格便宜且实用的心电监护仪器具有重要意义。

人体心电信号中的各种生理参数都是由复杂生命体(人体)所发出的强噪声条件下的微弱信号(除体温等直接测量的参数外),心电信号的幅值在10uV~4mV之间,频率的范围为0.05~100Hz,其中淹没在50Hz 的工频干扰中和人体的其他信号中,检测的过程及其方法比较的复杂。

除去信号检测过程中的干扰、噪声,进行心电信号的分析是由心电图仪的重要功能之一。

本文考虑从人体心电信号的特点-信号微弱,低频,高阻抗,不稳定性和随机性。

采用了心电性信号的输入—右腿驱动电路、三级放大电路-前臵放大,电压放大,功率放大。

并用M u ltisim软件进行模拟仿真。

该由运算放大器构成的简易心电图仪,具有体积小,携带方便,实用性强等优点。

关键词:微弱信号;运算放大;心电图AbstractWith the social development and continuous improvement of livingstandards,peoplewiththeemphasisonhealth,especiallyinrecentyearsatboththeagingofwar have increased, and the incidence of cardiovascular disease arealsorising.Cardi o vascul a r disea s e i s current l y t h e ma i n t hre at t o hum a n lif e has become,hea rtdisease has become the world's highest mortality.The ECG signal is found in the most direct means of heart disease. However,the hospitalECGuseexpensive,highmaintenancecosts,checktheeconomicburdenof pa tients and can not be checked at any time, anywhere. Therefore the design ofaportabl e, che a p and practica l ECG monit or ing equi pm ent i s of g re a tsig ni ficance.The frequencychanges from 0.05Hz to 100Hz.The electrocardiac signalis inundatedwith50Hzelectricfrequencysignalandother person’s signal.The electrocardi acsignalisoneofthe mostimportantcheckingprocedureandmethodare complex.W e c on s i de r bot h the charac t er i sti c s of hum a n EC G - weak s i g n a l, l ow fre q ue n c y,high impedance, instability and randomness. With the heart electrical signal input-right leg drive circuit, three-level amplifier circuit - pre-amplification,voltage amplification, power amplification..Given this grim situation, improve the prevention and monitoring of the disease me ans im p er a ti ve.C ons tit ut edbyt heope r ationa l ampli f ierde s igned i n t hi s paperasimple ECG, with a small, portable, practicaldvantages.Key words: Weaksingal ;Op Zoom ;ECG目录摘要 (II)A b s t r a ct (III)目录 (IV)第 1 章绪论 (1)1.1心电图仪的发展史 (1)1.2国内外现状 (1)1.3心电信号基本理论 (2)1.4心电信号的特点 (3)第 2 章心电图仪的基本原理 (4)2.1心电图仪的基本组成框架 (4)2 .2 心电图仪的输入部分设计 (4)2.2.1心电信号的检测 (4)2.2.2抑制心电信号中50Hz 共模信号干扰的有效方法 (5)2.3心电图仪中心电放大部分 (6)2.3.1高频滤波部分 (7)2.3.2无源高通滤波器 (7)2.3.3第一级放大电路 (9)2.3.4第二级放大电路 (10)2.3.5有源低通滤波电路 (11)2.3.6第三级放大电路 (12)第 3 章用M u l t i s i m进行模拟仿真 (13)3.1multisim软件介绍 (13)3.2放大部分的模拟仿真 (14)3.2.1 第一级放大电路仿真 (14)3.2.2第二级放大电路仿真 (16)3.2.3第三级放大电路仿真 (17)3.3滤波电路的仿真 (18)3.3.1低通滤波电路的仿真 (18)3.3.2高通滤波电路的模拟仿真 (19)3.4心电放大电路设计总图 (20)第 4 章总结 (22)致谢....................................................................................................................错误!未定义书签。

参考文献 (23)第 1 章绪论1. 1心电图仪的发展史心电图检测是20世纪建立起来并广泛应用于临床诊断和监测的重大技术成果之一,自1903年心电图仪问世,至今整整108周年。

回顾心电图的研究,最早始于英国的W a ller (1887),他首次证实除了鸽子、青蛙的心脏外,人类心脏也存在生物电。

继W a ller 之后,贡献最大的学者是荷兰莱顿大学的生理学家爱因托芬(W i l liamEint hoven ,1860-1927)。

1885年爱因托芬来到荷兰西部的著名学府莱顿大学从事生理学的教学和研究工作。

1 889年,他开始了有关人类先点图方面的综合性研究。

首先,他从改良W a ller 的毛细管电流计入手,进行了改进和校正;并对记录曲线的四个峰点租了进一步分析和标定,采用P 、Q 、R 、S 、T 标出了心电图上的波峰和波谷,1904年,在T波之后他又记录到另一波,命名为U 波,他倡导的心电图波命名法一直沿用至今 [ 1] 毛细管电流计记录的结果处理起来仍非常耗时,难以达到实用的程度。

1896年,爱因托芬对线圈式电流计产生兴趣,为了提高仪器的灵敏度以适应对微弱的生物电进行测量,他开始减少笨重的线圈的圈数,直到减少到一圈,最后变成了一根直线。

经过数年的无数次试验,终于选中了一种直径只有0.002毫米的镀银石英丝,以取代原来笨重的线圈和反射镜。

于1903年创制出第一台弦线型心电图描记器。

爱因托芬最初设计制造的弦线式电流计重达数吨,装满了座落在离莱顿大学附属医院一英里远的研究室中的一整间屋,为了收集医院病人的心电图,他用信号线将仪器与远方的病人连接起来。

从1909年,他又发表论文详细描述了他所改进的弦线式电流计。

1911年,依据他的论文,由英国电器工程师杜德尔(W i l liamdu Bois Duddell ,1872-1917)设计出第一批推向市场的这种仪器。

从此,各种不同型号的弦线式电流计被纷纷生产出来,并广泛应用于电生理学和其他学科的实验研究。

1912年,爱因托芬又研究了呼吸时心脏位臵变动对心电图的影响,同时说明了三个导联之间的关系,提出著名的“爱因托芬三角”的概念,进一步为心电图原理和心电测量的方法学奠定了基础,使心电图成为20世纪对心脏病人进行临床诊断和监测的重要技术手段。

1924 年,诺贝尔基金会为表彰他在改进心电图仪的设计和建立现代心电图学方面的贡献,授予他诺贝尔生理及医学奖。

并被后人推崇为心电图学之父。

以后,心电图仪不断小型化,多功能化,数字化,并发展为十二导联系统[ 2]1. 2国内外现状近些年来,在心电图机的研究和生产中主要以日本、德国等发达国家占主要地位,我国心电图机的发展,特别是在家用的心电图仪领域中,比较缓慢,水平也很落后。

而常规的心电图仪有单、多道之分,虽使用起来很方便,但是价格较贵,体积巨大,只。

能适合在医院和社区医疗中应用,而且对于许多偶发的,短暂性的心率失常也是无法实时监测。

虽然现在也有心电图仪,可用于24小时实时监控,但是其价格及其昂贵,使用也不方便,尤其是在携带方面,并且一般不能实时处理,因此并没有在很多的领域中推广使用,在家庭里的使用更是寥寥无几。

随着社会生活节奏的不断加快,人们对健康的意识不断的提高,小型便携式的心电图机需求也越来越大。

因此家用心电图机逐渐发展壮大。

但是在我国便携式心电图仪并不多见 [ 3]1. 3心电信号基本理论心脏跳动时会产生微弱的电流并能向身体各个部位传导,引起人体皮肤表层的点位发生变化。

由于人体的各个部位不同,与心脏距离也不同,因此,人体皮肤表层不同部位的心电电位的变化也不同。

将皮肤表层特定部位之间的电位差以时间为函数记录下来,这种记录曲线称为心电图(electr ocar diogram ,简称E C G )。

心电图反映心脏兴奋的产生,传导和恢复过程中的生物电变化情况。

正常人典型的心电图如图1.1所示。

图1.1 正常人典型的心电信号它是由一个P 波,由一个QR S 波群,一个T 波和一个U 波等组成,这些波形反映了心脏一次激动过程中。

相关文档
最新文档