基于MSP430FG439的便携式心电仪

毕业设计(论文)

基于MSP430FG439的便携式心电仪

系别自动化工程系

专业生物医学工程

班级50616

姓名任海

指导教师李志刚

2010年6月17日

基于MSP430FG439的便携式心电仪

摘要

传统的心电图机具有价格高、专业性强和各品牌互不兼容的特点。本文从目前心电图机使用特点和市场需求出发，设计了改心电图机，力图使其使用上便捷、价格上低廉、互换性更好。

本课题主要进行基于MSP430的超低功耗MCU的便携式心电监护仪及其系统的研究。根据人体心电信号的特征，设计性能优良的心电信号采集变送系统，选用超低功耗16位单片机MSP430FG439 和大容量Flash 存储器对采集的心电信号进行记录、实时分析及处理，适时显示心率。

整个系统由心电检测电路，心电存储，RS232接口，心电信号传输等几部分组成，各自具有一定的独立性，并可灵活的组合成心电仪监护系统或动态心电存储回放系统。

在硬件设计上，采用高度集成的低功耗16位单片机MSP430FG439作为中央处理器，简化了电路降低了功耗；在心电信号存储方式上，以flash闪存和RS232接口芯片为基础，为心电图机的应用提供了更多的模式与方案。

在软件设计上，采用C语言和汇编语言为MSP430FG439编写了固件程序，实现了心电采集、存储、显示功能。

关键词：MSP430FG439，心电检测，心电显示，RS232

The portable ECG device bases on MSP430FG439

Author: Ren Hai

Tutor:Li Zhigang

Abstract

The traditional electrocardiogram has the defects of high price ,intensive specialy, do not compatible between different brands.The paper design and develop a new type of device based on the market demand and using characteristics which intend to make it low in price,easy in use,good in changeability.

The author is engaged in the studying and manufacturing of portable ECG monitor and it’s system based on MSP430 ultra low power MCU. According to the characteristic of human’s ECG signal, an excellent ECG signal sampling and transmitting system was designed. Furthermore, the monitor uses ultra low power 16 bits single chip microcomputer MSP430FG439 and bulk Flash memory to record, analysis process and display the ECG signal at real time.

The overall system is composed of ECG collecting circuit storage part, RS232 interface and ECG signal transmitting and are separated to some extent．These parts could be combined to ECG monitoring system or ECG storage and playback system．

In the hardware design.A16-bit high-integrated, low-consumption MCU,MSP430FG439 is used as the CPU, reducing the circuit and decrease the consumption.Flash memory and RS232 interface device composed the foundation of the storage which made it more in designing and operating possibility.

In the software design, C language and assembly language are adopted in composing firmware for MSP430FG439,which realize the function that ECG signal collectiong,storage, diplay.

Key Words: MSP430FG439, ECG detect, ECG display, RS232

目录

1. 绪论 (1)

1.1 课题研究的意义 (1)

1.2 研究动态 (2)

1.3 主要研究内容 (2)

1.4 系统总体设计要求 (3)

2 心电图的产生和测量 (4)

2.1 体表心电图 (4)

2.2 心电信号的产生 (4)

2.3 各心电波形的含义 (5)

2.4 心电导联 (5)

2.5 便携式心电仪导联 (5)

2.6 心电图机电极 (6)

3 心电信号的检测电路设计 (7)

3.1 心电信号的噪声来源 (7)

3.2 心电信号放大器设计要求 (7)

3.3 前置放大电路设计 (9)

3.4 低通滤波器 (10)

3.5 后级放大电路 (10)

3.6 电平提升电路 (11)

3.7 右腿驱动电路 (11)

3.8 电源电路 (12)

4 心电信号处理及接口电路设计 (14)

4.1 中央处理单元（MCU） (14)

4.2 A/D转换模块 (14)

4.3 通信设计 (15)

4.3.1 MAX242芯片简介 (15)

4.3.2 接口设计 (16)

4.4 数据存储器 (16)

4.4.1 芯片选型 (16)

4.4.2 所选存储芯片（K9F1208U0M）的特性 (17)

4.4.3 K9F1208U0M引脚及连接说明 (18)

4.5 液晶接口电路设计 (18)

4.5.1 驱动芯片 (18)

4.5.2 液晶接口连接 (19)

4.6 小结 (20)

5 心电信号控制、存储及软件设计 (21)

5.1 数据采集 (21)

5.2 心电数据存储 (22)

5.3 心率显示 (24)

5.4 通信接口初始化设置 (24)

结论 (26)