简易心电图仪

题目：简易心电图仪姓名：昌磊

学号：20121004148 班级：076121

一、方案论证与比较

心脏跳动产生的电信号，使身体不同部位的表面产生的电位变化，将其记录下来就可以得到心电图（Electrocardiograph ,ECG）。心电信号的特点：信号十分微弱，常见的心电频率一般在0.05～100Hz之间，能量主要集中在17Hz附近，幅度小于5mV，心电电极阻抗为1~50KΩ。这三组基本参数，是设计心电图仪的主要依据。在检测生物电信号的同时存在强大的干扰，主要有电极移动引起基线漂移(一般小于1Hz)，电源工频干扰(50Hz)，肌电干扰(几百Hz以上) 电源工频干扰主要是以共模形式存在，幅值可达几V甚至几十V，所以心电放大器必须具有很高的共模抑制比。电极极化电压引起基线漂移是由于测量电极与生物体之间构成化学半电池而产生的直流电压，最大可达300mV，因此心电放大器的前级增益不能过大，而且要有去极化电压的RC常数电路。因此本系统设计的关键和难点在于抑制噪声。根据指标要求，本系统由前置放大电路、抑制共模信号电路、低通滤波电路、工频50Hz的带阻滤波电路及数字信号处理模块构成。

1.输入导联模块

（1）导联方式

为了满足临床诊断的要求，对ECG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、单极肢体导联、单极胸前导联。考虑到题目要求，我们仅采用双极肢体导联。这种导联方式又称标准导联，其具体的连接方式如图1.1所示。

图1.1 标准导联示意图

（2）抑制干扰

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有源屏蔽驱动。有源屏蔽驱动电路可以用来消除共模电压。为病人做心电检测时，电极与心电图机的前置放大器（或缓冲放大器）之间是由多股电缆线（导联线）连接的，导联线的中芯线与屏蔽之间存在着一定数量的分布电容C的存在，会降低整机的输入阻抗，由于各屏蔽分布电容数值不可能一致，造成各缓冲放大器的输入阻抗不平衡，致使放大器的共模抑制比降低。屏蔽驱动对于减少50Hz共模干扰也很有用。

②右腿驱动。体表驱动电路是专为克服人体承载的共模干扰（主要是50Hz共模干扰），提高CMRR而设计的，原理是采用以人体为相加点的共模电压并联负反馈，其方法是取出前置放大级中的共模电压，经驱动电路倒相放大后再加回体表上，所以称为右腿驱动。

2. 前置放大模块

心电图仪的前级放大器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。ECG前置放大器要求噪声尽可能低和共模抑制比尽可能高。

方案一：三运放仪用放大电路如图2.1相并联三运放结构。A1、A2构成放大器的第I级，主要用来提高整个放大电路的输入阻抗。第II级采用差动电路用以提高共模抑制比。将A3、A4两个同相输入运放电路并联，再与A5差分输入串联的三运放差分放大电路。当R3=R4，R5=R6时，两级的总增益为两个差模增益的乘积，即：

Avd=(（Rp+2R1）/Rp)(R6/R4)

图2. 1 运放仪用放大器

方案二：利用INA128来设计放大电路。选用低功耗(最大供电电流仅为1.3mA)、高精度仪表放大器INA128。INA128为差分输入，能确保高增益精密放大所需的低失调电压、低失调电压漂移和低噪声等性能指标，故可用于精确的数据采集系统，作为各种微弱信号的前置调理器。

比较上述两种方案，方案一采用了过多的集成运放和分立器件，稳定性难以保证，且调试困难。方案二简化了电路，提高了系统的稳定性，因而本设计采用方案二。

3. 滤波网络模块

由于心电信号容易受噪声干扰，且主要集中在0.05～100Hz频带内，所以采用滤波的方法对心电信号作进一步的降噪处理，抑制外界干扰，从而得到较为平滑的ECG波形。

方案一：采用已有的滤波算法实现离散数字滤波。在不提高成本的前提下，采用单片机完成数字滤波功能，但数字滤波器要求足够高的阶数，才能取得较好的滤波效果。

方案二：采用多级滤波网络。经过前置放大的心电信号，主要存在工频、肌电等干扰信号，故首先经双T有源陷波器过滤50Hz工频信号，再将其送到由0.05Hz高通滤波器和100Hz低通滤波器组成的带通网络滤除有效频带以外的肌电干扰信号。经过此三级滤波电路组成的滤波网络后，得到较为光滑的心电信号波形。

比较上述两种方案，考虑到工艺，所用器件，以及抑制干扰的效果，本设计采用方案二。4. 数字信号处理模块

方案一：单片机方式。即由单片机MSP430完成信号的采集﹑存储﹑显示等控制与变换工作。

方案二：FPGA/CPLD或带有IP核的FPGA/CPLD方式。即用FPGA/CPLD完成采集﹑存储﹑显示及A/D﹑D/A等功能由IP核实现人机交互及信号测量分析等功能。

方案三：单片机与FPGA与PC机结合方式。即用PC机完成人机界面﹑显示控制逻辑，单片机完成系统控制﹑信号分析﹑处理﹑变换，用FPGA完成采集控制逻辑。

比较上述三种方案，方案一其优点在于系统规模较小，有一定的灵活性。方案二的优点在于系统结构紧凑﹑操作方便；缺点是调试过程繁琐。方案三兼顾了前两个方案的优点，但是目前VB 编程有困难。综合比较后，本设计采用方案一。

二、系统整体方案设计

1.稳压电源部分(见附录1)

2.前置放大电路

前置放大器的核心器件采用INA128，计算公式为G=50K/Rg+1。INA128的主要特点是低偏置电压、低温度漂移、低输入偏置电流、高共模抑制和低噪声，只用一只外部电阻就能设置放大倍数l～l000。

图3.2.1是INA128在前置放大电路中的应用，取Rg为5.6K，则前级的放大倍数为9.93倍。这里的源阻抗可高达1MΩ。

图3.2.1 右腿驱动和前置放大电路

3.滤波网络模块

（1）双T有源50Hz工频陷波器

陷波电路实际上是一个窄带带阻滤波器，其陷波频率由双T网络决定。采用如下图所示是有源双T带阻滤波器，该电路的Q值随着反馈系数β（0<β<1）的增高而增高，取截止频率为46.8Hz~53.2Hz 的带阻滤波。

图3.3.1 50Hz工频陷波器原理图

软件模拟设计50Hz陷波器幅频特性如下所示：

图3.3.2 50Hz陷波器幅频特性

（2）0.05Hz有源高通滤波器

获得良好的滤波效果，在设计方案中采用巴特沃斯最大平坦有源滤波器。滤波器电路个元件参数值如图3.3.3所示。为有效设计滤波器，采用专用滤波器设计仿真软件Filter Wiz Pro V3.0进行设计和仿真，其仿真结果如图3.3.4所示，该电路的理论分析如下。

设截止频率为0.05Hz，通过查表在1<参数k<10中，C1可取值：1000uF~200uF。取C3=1000uF，K=100/fc*C=2。取Av=1，得C2=C1=1000uF .R1=1.125*k=2.5K, R2=2.251*k=4.5K

图3.3.3 0.05Hz有源高通滤波器

（3）100Hz 有源低通滤波器

采用二阶巴特沃斯低通滤波器，其截至频率为100Hz ，选定如图3.3.5所示参数，上限截至频率为100Hz ，其理论计算如下。

截止频率为100Hz ，通过查表在1<参数k<10中，C1可取值：1.0uF~0.1uF 。取C1=0.3uF ，K=100/f c *C=3.33.。取Av=1，得

C2=0.33C1=0.1uF.R1=1.422*k=4.73K, R2=5.399*k=18K

图3.3.4 100 Hz 低通滤波器

4.后级放大电路

后级放大采用反相放大器，反相放大器一般形式如上图3.3.5 所示，其放大倍数可以调节电位器11R ，使其大倍数和前置放大结

合后使整个电路的放大倍数为1000倍。 5.数字信号处理电路

信号经过放大、滤波、陷波处理后送入MSP430，通过控制AD 采样进行A/D 变换，将A/D 变换后的数据送入flash 存储，以实现波形的回放。但在实际处理中发现当采样率较高时flash 存储空间不足，所以回放时间受到限制，需要下一步扩充外部存储器

四、系统软件设计

主函数流程图如图4.1所示图3.3.5

图4.1 主函数流程图

五、系统测试仪器方法及数据

1.测试仪器

EE1411型合成函数信号发生器、YB1732A3A型直流稳压电源、TDS1002型示波器、PC机

2.测试方法

（1）功能测试

被测人员静卧在床上，使用酒精棉球仔细将与电极接触部位的皮肤擦净，然后再捆

绑电极。为减小电极与皮肤间的接触电阻，在电极下滴1－2滴5％的盐水，进行功能测试。

（2）指标测试

利用信号源产生信号，输送到心电图仪中，进行单元和指标测试。

3.测试数据和结果

（1）通带内增益及频率

表5.1 输入、输出电压及增益

从表5.1中可知，-3dB高频截止频率约为98Hz，误差为2 Hz，达到了题目的要求。

为减小工频干扰，引入了陷波电路，对50 Hz左右的信号频带宽度：45.8Hz～56.2Hz，在满足频带内波动在±3dB之内的要求。

（2）电源纹波测试

在给运放供电时，用示波器交流耦合方式测得自制电源输出电压纹波峰-峰值较大没有达到题目要求的3mV。

（3）共模抑制比：所采用的芯片共模抑制比均大于100dB

（4）测量输出电压动态范围

用函数发生器和数字示波器测得电路的输出电压的最不失真幅度为18V。

（5）系统功能测试

①人体的心电图测试。按照标准I导联实测队友心电图测得波形如图5.1所示。

②波形的存储和回放。波形除了可以实时显示以外，还可以回放

4.测试结果分析

从以上的测试结果可以看出，本简易心电图仪在提高共模抑制比、抑制外界噪声等方面有一定的成就，也基本上达到了题目中的要求。并且实现了波形的显示和回放。

六、参考文献

[1] 谢自美.电子线路设计·实验·测试[M]. 武汉：华中科技大学出版社

[2] 邱关源. 电路[M]. 北京：高等教育出版社

[3] 秦龙.MSP430单片机常用模块与综合系统实例精讲。北京:电子工业出版社,2007.

[4]谢兴红，林凡强，无雄英. MSP430单片机基础与实验.北京:北京航空航天大学出版社,2008.

[5] 高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训教程——电子仪器仪表设计.北京:电子工业出版社.2007

[6] 王栋. Visual Basic 程序设计实用教程[M]. 北京：清华大学出版社2001,3.

[7] 全国大学生电子设计竞赛湖北赛区组委会.电子系统设计实践—湖北省大学生电子设计竞赛优秀作品与解析[M]. 武汉：华中科技大学出版社，2004.

[8] Protel DXP电路设计教程电子工业大学出版社

[9]LC滤波器设计与制作科学出版社

附录1 电源部分：

附录2

心电信号的特点：信号十分微弱，常见的心电频率一般在0.05～100Hz之间，能量主要集中在17Hz附近，幅度小于5mV，心电电极阻抗为1~50KΩ。

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：111100401 姓名：钟茂娇指导老师：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

Abstract Electrocardiogram 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

(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

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。进入21世纪之后，心电图仪采用当今高速发展的无线网络，提高了系统报警及时性和全面性；采用数字信号处理器（DSP）以及ARM 作为处理核心，以强大的运算能力处理心电信号，省去大量模拟硬件电路；采用图形操作系统，为用户提供了友好界面，直观方便；存储器向着大容量发展，对于心电信号的存储显得游刃有余，为用户保存数据提供了方便；对低功耗的技术的深入，大大延长了系统的工作时

《简易心电图仪(B题)》作品解析

《简易心电图仪（B 题）》作品解析瞿安连一、题目意图及知识范围本题侧重于弱信号的检测，其内容涵盖了较丰富的模拟电子技术知识，主要包括放大器、噪声抑制、有源滤波等内容。在1999年举行的第四届全国大学生电子设计竞赛中曾有测量放大器（A 题）的设计课题与本题属同一类型，但本题对噪声抑制的要求更高，并增添了有源滤波器的内容。题目具有一定趣味性，且难度适中容易入手。本题基本部分涉及基本仪表放大电路和稳压电路以及放大器的增益、频率响应、共模抑制比、输出电压动态范围、稳压电源噪声等基本知识。在本题示意图的帮助下，不同类型学校和专业的学生应该都能完成本题所要求的内容。本题发挥部分所涉及的内容要求学生具备较宽的知识面和应变能力，对模拟电路提出了更高的技术指标，如果要实现心电波形的存储、回放，还必须加入单片机基本系统，从而包含了有关数字电路、微机接口电路等课程的基本内容，一般需要将硬件和软件的知识密切配合才能达到，能较好地考核学生是否能综合运用所学知识解决本专业的问题以及是否具备一定的创新能力。此外，发挥部分允许加入其它功能，给学生留有一定的发挥空间。考虑到电子竞赛的实际情况，简易心电图仪只要求记录一路或两路心电图（标准I 、II 导联），而不像标准心电图仪那样能记录十二路心电图，以避免涉及过多的心电图学知识。与人体皮肤接触的电极也不要求使用标准的银/氯化银电极，只需用铜皮自制（题目说明中给出制作和使用方法）。除此之外，本题的基本技术要求大部分已十分接近于实际心电图仪。为便于学生进行人体实测心电图，题目说明中也指出测试中应注意的事项。二、设计重点与方法 1. 基本要求本题基本部分的设计重点在心电信号放大器、有源滤波器和低噪声稳压电源。其中，良好的低噪声稳压电源设计将十分有利于达到系统的噪声指标。（1）心电信号放大器设计心电信号放大器的设计是达到各项技术指标的关键环节。 ① 基本差分放大电路存在的问题使用基本差分放大电路可以抑制共模干扰，但是，用图1 (a)所示电路测量人体心电信号存在以下两个问题： O O v v (a) 测量电路示意图 (b) 等效电路图1 用简单差分电路测量人体心电信号 a. 信号源电阻是变化的。以心电作为信号源的等效电路如图1 (b)所示，其中信号源电

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。把通过电阻网络取出的交流共模电压，送入右腿驱动放大器放大，经过一个限流电阻接到右腿电极，即等效为以人体为相加点的共模电压并联负反馈电路[3]。前置放大模块心电图仪的前级放大器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。心电图仪前置放大器要求噪声尽可能低和共模抑制比尽可能高。为了提高共模抑制比，直接选用低噪声、高共模抑制比、高输入阻抗、低功耗的高性能仪表放大器.由于它的匹配电阻是在内部集成的所以其共模抑制比是不难达到 80dB 的，使仪器稳定性大为增加。二级放大模块差放的外信号输入分差模和共模两种基本输入状态[4]。把信号加到两输入端口之间，当输入信号vo1、vo2大小相等、极性相反时，称为差模输入状态。此时，外输入信号称之为差模输入信号，用vid表示。同理，把外信号加到两输入端口与地之间，当vo1、vo2大小相等、极性相同时，称之为共模输入状态，此时的外输入信号称为共模输入信号，以vIC表示。当输入信号使vo1、vo2的大小不对称时，输入信号可以看成是由差模信号vId和共模信号vIc 两部分组成，其中动态时分差模输入和共模输入两种状态。 (1)当差模输入信号的放大作用为差模信号vId输入(共模信号vIc=0)时，差分放大器两输入端的信号大小相等、极性相反时，即vo1=－vo2=vId/2,因此差动对管电流增量的大小相

心电图仪器

简易心电图仪指导教师：操长茂、吴幼芬队员及年级：易淑华、胡苗苗、曹鹏 (专科组，2006级) 学校与院系：江汉大学高等职业技术学院摘要: 本系统以TI公司的高精度仪表放大器INA2331和低功耗MSP430单片机为核心，实现了两路心电信号的采集、存储和显示。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MSP430单片机和液晶显示器LCD实现了心电信号的存储和回放。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。 Abstract：The system which takes the high-precision instrumentation amplifier INA2331 and low-power MSP430 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 MSP430F449 single chip and LCD the ECG can be recorded and playbacking demonstrated。The results indicate that the major technical specifications of the system meet the design requirements, The system has the following features, such as low-power、and low-cost。

简易心电图仪

题目：简易心电图仪姓名：昌磊学号：20121004148 班级：076121

摘要：本简易心电图仪由前置放大电路、抑制共模信号电路、低通滤波电路、工频50Hz的带阻滤波电路及数字信号处理、存储模块构成。本设计前级采用差分式仪表放大器INA128,用于放大在人体体表采集的微弱心电信号，中间级采用双T陷波滤除50Hz工频干扰，再经过高通、低通滤波和末级放大实现心电信号的测量。并使用MSP430单片机AD采样，将采样信号存储到flash中存储，再通过DA转换输出到示波器，可以形象直观地反映心电信号，并且通过键盘控制实现心电波形回放功能。关键字：简易心电图仪，INA128，MSP430，flash存储器一、方案论证与比较心脏跳动产生的电信号，使身体不同部位的表面产生的电位变化，将其记录下来就可以得到心电图（Electrocardiograph ,ECG）。心电信号的特点：信号十分微弱，常见的心电频率一般在0.05～100Hz之间，能量主要集中在17Hz附近，幅度小于5mV，心电电极阻抗为1~50KΩ。这三组基本参数，是设计心电图仪的主要依据。在检测生物电信号的同时存在强大的干扰，主要有电极移动引起基线漂移(一般小于1Hz)，电源工频干扰(50Hz)，肌电干扰(几百Hz以上) 电源工频干扰主要是以共模形式存在，幅值可达几V甚至几十V，所以心电放大器必须具有很高的共模抑制比。电极极化电压引起基线漂移是由于测量电极与生物体之间构成化学半电池而产生的直流电压，最大可达300mV，因此心电放大器的前级增益不能过大，而且要有去极化电压的RC常数电路。因此本系统设计的关键和难点在于抑制噪声。根据指标要求，本系统由前置放大电路、抑制共模信号电路、低通滤波电路、工频50Hz的带阻滤波电路及数字信号处理模块构成。 1.输入导联模块（1）导联方式为了满足临床诊断的要求，对ECG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、单极肢体导联、单极胸前导联。考虑到题目要求，我们仅采用双极肢体导联。这种导联方式又称标准导联，其具体的连接方式如图1.1所示。

简易心电图仪的设计

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

Abstract With 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 edby t 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

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。 1.1 心电图仪在医学领域中的应用人类的心脏有规律性的膨胀和收缩，从而使血液的循环。在心脏肌肉每次收缩之前，都会产生一股微小的生物电流，加上人体的体液能够导电，这些微小电流可以通过体液的传递就会反映到人体的表面皮肤上。不过受限于身体各部分组织不同、距心脏的距离不同，会造成体表的不同部位的电位有所不同。通过捕捉这个现象，将心电图显示出来的心电检测仪器，根据这些人体生物电信号，我们可以从不同角度观察心脏的活动情况。这是我们对心脏基本功能及其病理研究，具有重要的参考价值[2]。心电图能够在一定程度上反映心律的运行状况，人的心肌受损的程度、发展过程以及心房、心室的功能结构情况都能通过它表现出来。这些都可以在心脏手术和药物的使用上提供重要的参考[3]。常规心电监护设备体积笨重、价格昂贵和不便于携带，但是随着社会生活水平的提高，医疗器械家庭化开始逐渐进入我们的

简易心电图仪(转)

简易心电图仪黄小娜刘全才孙红梅指导老师：陈锟摘要：本设计是由以下几个功能模块组成：直流稳压电源、前置放大电路、双T陷波电路、主放大电路、单片机最小系统等组成，实现了对心电弱信号的提取和放大，在示波器上能比较清晰的显示其波形。通过单片机最小系统对波形进行存储和回放，并提供简单的人机交互界面，方便用户操作。关键词：心电图仪双T陷波一.方案比较与论证 1.微小信号放大方案一采用低噪声，高精度的运算放大器来构建放大电路。但是从人体表提取的信号除了人体心脏的电信号外，还包括人体自身通过各种渠道从环境中拾取工频50Hz交流电压，还包含肌电、呼吸等信号带来的干扰。其中共模干扰引起的共模信号是主要的，从而影响系统对心电信号的分析。因此，CMR（共模抑制比）是衡量心电图仪性能的主要指标之一。心电图仪要求运算放大器的CMR≥80dB。使用基本的差分放大电路可以抑制共模干扰，但是难以达到比较高的共模抑制比。电路原理图如图1所示。图1 三运放组成的差动电路方案二采用常见的同相放大电路，对信号进行放大。电路原理图如图2所示。根据理论公式进行计算可得电路的放倍数为 Av=V o/Vi=1+R1/R2。选择不同的阻值可以得到不同的放大倍数，但是此电路不适合小信号放大，也不能达到使电压放大倍数为1000倍

的要求。图2 同相放大电路原理图方案三采用低功耗，高精度的仪表放大器——INA128。其具有良好共模输入抑制能力，CMR大于120dB，可以满足心电图仪对运算放大器的CMR≥80dB的要求。而且INA128电路连接简单，只需一个外接电阻就可以调节增益，可以完成1～10000放大倍率的设定，满足使电压放大倍数为1000倍的要求。同时，INA128对直流电源的要求非常低，甚至只需2.25V的直流电源就可以正常工作，静态电流只有700uA,功耗非常低。综合上述分析与比较，在微小信号放大部分选择仪表放大器 INA128。 2.心电信号处理部分由于心电信号属于低频小信号，易受干扰，而且带宽范围较小，为0.05Hz~100Hz,所以必须对所采集的信号进行高通，低通，陷波处理。（1）滤波器的设计方案一采用二阶无限增益多路反馈滤波器无限增益多路反馈电路中的集成运放为反相输入接法，由于放大器的开环增益为无限大，故称这种网络为无限增益多路反馈。其优点是使用元件较少，，但电路对元件的变化比较敏感，而且增益调节不太方便，对其他性能参数会有影响。方案二采用压控电压源滤波器，集成运放为同相输入接法，因此滤波器的输入阻抗很高，输出阻抗很低，滤波器相当于一个电压源，其优点是电路性能稳定，对元件变化的敏感度较小，增益容易调节。综合上述分析与讨论，考虑到本设计的功能和性能要求，在滤波器的设计上，选择压控电压源滤波器。

电子设计竞赛论文：简易心电图仪

简易心电图仪作者：-- 赛前辅导及文档整理辅导老师： -- 摘要本简易心电图仪以TI公司MSP430单片机为核心，采用仪用放大器INA 326 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；采用低通滤波器进行滤波，50HZ双T陷波器，消除50HZ工频干扰，以得到清晰的心电波形。同时，我们通过MSP430单片机系统，实现对两路心电信号准确采集，存储，并进行回放。通过12864 LCD实时显示心电图仪工作状态及心率，使整个系统的人机交互更加友好。 Abstract This simple electrocardiogram instrument to TI's MSP430 microcontroller as the core, for use with amplifier INA 326 collected to the weak ECG to preamp. In after-class circuit, a voltage amplifier, to further enlarge the waveform; low pass filter for filtering, 50 HZ Double T notch filter to eliminate 50 HZ frequency interference, in order to get a clear ECG waveform. At the same time, we adopted MSP430 MCU system, to achieve the two-way ECG accurate collection, storage, and playback. 12864 LCD display through real-time ECG and heart rate-work state, so that the whole system of human-computer interaction more friendly. 一、选题以及系统方案论证 1、选题简易心电图仪着重于心电信号的检测，涵盖了非常丰富的模拟电子技术知识，同时，波形的存储，回放部分，又需要扎实的数字电路，单片机知识作为基础。整个系统要求有非常高的噪声抑制功能，和信号处理能力。需要软硬件的密切配合，才能达到良好的效果。本题具有非常高的趣味性和实用性。 2、选赛题提交参数指标 ①能够同时清晰显示两路心电波形 ②具有存储，回放两路心电波形的功能。 ③具有液晶同步显示功能，拥有友好的人机界面。 ④能够数字显示心率，示波器显示动态波形。 ⑤电压放大倍数1000倍。 ⑥高共模抑制比≥ 80 db ( 包含1.5米长的屏蔽导线 )。 3、选题分析及方案论证

心电图仪设计制作

课程设计任务书学生：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目: 心电图仪设计与制作初始条件：模拟电子技术基础知识、会使用Multisim进行仿真分析. 要求完成的主要任务: 制作一路心电信号放大器，技术指标如下： a．电压放大倍数：1000，误差：±5％； b．－3dB低频截止频率：0.05Hz（可不测试，由电路设计予以保证）； c．－3dB高频截止频率：30Hz，误差：±5Hz； d．频带响应波动：在±3dB之； e．共模抑制比：≥60dB（含1.5m长的屏蔽导联线，共模输入电压围：±7.5V）；f．差模输入电阻：≥5MΩ（可不测试，由电路设计予以保证）；时间安排：指导教师签名：年月日

系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要I ABSTACTI 引言1 1 设计方案比较2 1.1光电效应手指脉搏传感器2 1.2压电瓷式脉搏传感器3 1.3铜片式脉搏传感器4 2 单元电路设计5 2.1前置放大部分5 2.2带通滤波电路7 2.3后级放大电路9 3 仿真结果及分析9 3.1前置放大电路部分仿真9 3.2带通滤波部分仿真10 3.3放大部分仿真11 3.4整体电路仿真12 4 总结14 5 元件清单14 6 参考文献15

摘要本文主要介绍了如何应用放大电路，抑制共模信号电路，低通滤波电路及后级放大电路设计简易心电图仪.本文还介绍了心电信号的特点及其对放大电路的要求.对于具体的单元电路设计也做了简要介绍. Abstact This paper mainly introduces how to apply the amplifier circuit and suppress common mode signal circuit,low-pass filter circuit and after-class amplifier design simple Electrocardiograph.This article also describes the characteristics of ECG and its impact on amplifier requirements.With regard to the specific circuit design unit also made a brief introduction.

心电图仪的操作步骤

302型12导自动分析心电图仪的操作步骤一、操作盘按键的名称与功能： 1、充电键（CHAROE）用于充电池的电. 2、肌电滤波（MF）具有两种肌电滤波器，按此键呈MF1为轻度肌电滤波器，呈MF2为肌电重度滤波器。 3、记录速度转换键（SPEED）每次按此键记录速度为5mm/秒， 25mm/秒，50mm/秒，常规用25mm/秒。 4、灵敏度转换键（SENS）手动模式使用，每次按此键，灵敏度设定为5mm/mV，10mm/mV，20mm/mV，常规用10mm/mV。 5、复印键（COPY）按此键可复印刚记录的心电图或分析。 6、定标/浏览键（1mV/SCA），手动模式时，按此键就打印定标。 7、复零键（INST）手动模式时按此键可做复零作用。 8、送纸键（FEED）使用折叠纸时，按此键就送纸送到第二张。 9、导联选择键＜＞可选择显示器上和记录的导联，轮流转换（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）（aVR，aVL，aVF）（V1，V2，V3）（V4，V5，V6）。 10、模式键（MODE）按此键可选择记录模式，轮流转换（自动）（事先检查）（长时间）（手动）。 11、冻结键（FREEZE）按此键可冻结液晶显示器上的心电图。 12、负荷后键（POST）按此键和开始键就可分析负荷后心电图。 13、开始-停止键（RUN/STOP），开始或停止记录心电图时使用。二、心电图记录前的准备： 1、地线的连接---在没有三相插头的地方必须连接地线。 2、记录纸的安放---记录纸安放前请接通电源。（电源开关在心电图机的侧面）把打印头开放柄放在UP的位置，以便开放打印头（打印头在机器的后面），打开记录纸槽；切断纸角，以便插进打印槽，插到打印机出来一点为止，把打印头开放柄放在DOWN的位置并关闭打印机轴，然后，记录纸自动送上来。 3、导联线和电极的安放--- a.将导联线与心电图机输入接头相连，安装好电极。 b.四肢电极的连接---请选用两手两足较软的部位，安放电极

简易心电图仪(江汉大学参评)1

简易心电图仪指导教师：操长茂、吴幼芬队员及年级：易淑华、胡苗苗、曹鹏 (专科组，2006 级) 学校与院系：江汉大学高等职业技术学院摘要: 本系统以TI 公司的高精度仪表放大器INA2331 和低功耗MSP430 单片机为核心，实现了两路心电信号的采集、存储和显示。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MSP430 单片机和液晶显示器LCD 实现了心电信号的存储和回放。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。 Abstract ：The system which takes the high-precision instrumentation amplifier INA2331 and low-power MSP430 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 MSP430F449 single chip and LCD the ECG can be recorded and playbacking demonstrated。The results indicate that the major technical specifications of the system meet the design requirements, The system has the following features, such as low-power、and low-cost。

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

简易心电图仪设计(课程设计)

电子综合实践设计报告中文题目简易心电图仪设计学号：姓名：指导老师：完成时间：

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围为0.05Hz~100Hz，幅度约为0~4mV，信号十分微弱。由于心电信号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