心电监护系统设计毕业设计
基于STM32的心率血氧监测系统的毕业论文设计
设计一个基于STM32的心率血氧监测系统是一个具有挑战性和实际应用意义的课题。
以下是一个可能的毕业论文设计框架：1. 选题背景与意义：-介绍心率血氧监测系统在医疗保健领域中的重要性和应用价值，说明选择该主题的原因和意义。
2. 文献综述：-回顾相关的心率血氧监测技术，包括传感器原理、信号处理方法、嵌入式系统设计等方面的理论和应用现状，并分析已有的类似系统的特点和局限性。
3. 系统整体设计：-描述整个监测系统的设计思路和总体架构，包括硬件部分（传感器选择、信号采集电路、嵌入式处理器）和软件部分（数据处理算法、用户界面设计）。
4. 传感器选择与接口设计：-选择合适的心率血氧传感器，并设计传感器与STM32的接口电路和通讯协议，确保有效的数据采集和传输。
5. 数据采集与处理：-设计STM32的数据采集程序和信号处理算法，实现心率和血氧饱和度的准确测量和计算。
6. 嵌入式系统软件设计：-开发嵌入式系统的软件，包括实时数据处理、用户界面设计、数据存储和传输等功能。
7. 系统性能测试与验证：-进行系统的功能测试和性能验证，包括对测量结果的准确性和稳定性进行评估。
8. 实验结果分析：-分析实验结果，包括系统的准确性、灵敏度、响应速度等关键性能指标，并与市场上常见的商用设备进行比较。
9. 改进与展望：-针对实验结果中发现的问题和不足，提出系统改进的建议，并对未来的技术发展和应用前景进行展望。
10. 参考文献与引用：-在毕业论文中合理引用相关文献和资料，确保研究的可信度和学术性。
以上是基于STM32的心率血氧监测系统毕业论文设计的可能内容框架，希望可以为你提供一些启示。
在具体的研究过程中，还需要根据实际情况进行详细的研究和设计。
基于stm32的便携式心电图仪毕业设计
基于stm32的便携式心电图仪毕业设计****大学本科生毕业设计(论文)学院(系):******专业:******学生: **指导教师: ***完成日期 2012 年 5 月****本科生毕业设计(论文)基于STM32的便携式心电图仪设计Design of Portable ECG Device Based on STM32总计: 毕业设计(论文)25页表格: 1 个插图 : 19 幅***本科毕业设计(论文)基于STM32的便携式心电图仪设计Design of Portable ECG Device Based on STM32学院(系): ******专业: ******学生姓名: **学号: 069108209 指导教师(职称): ***评阅教师: 完成日期:********基于STM32的便携式心电图仪设计基于STM32的便携式心电图仪设计****** **[摘要] 本系统完成了基于STM32微处理器的心电采集及分析处理系统的方案设计、硬件和软件设计与实现，心电信号采集电路是其关键部分，主要完成信号的正确提取。
本系统属于典型的生物医学信号采集处理系统，处理的对象是强噪声背景下的微弱心电信号，噪声和干扰的存在对前端采集电路提出了更高的要求。
根据心电信号的特点，选用精密仪表放大器为主要元件设计了前置放大电路。
为更好的降低干扰的影响，设计了右腿驱动电路、高通、低通滤波电路以及陷波电路，成功提取了心电信息。
心电处理电路通过A/D转换把模拟信号转换成数字信号送至微处理器做进一步处理，该部分电路主要包括STM32处理器电路、LCD接口电路等，选用ST公司的低成本、低功耗的Cortex-M3核处理器STM32F103ZE作为控制核心。
[关键词] 心电采集;滤波电路;共模干扰;STM32Design of Portable ECG Device Based on STM32Electrical Engineering and Automation Specialty WANG JieAbstract: The system proposed a plan of ECG acquisition,analysis and processing system which based on STM32,and completed its hardware and software design.The core of the system is ECG acquisition circuit,whichis to complete the signal extraction. The system is a typical biomedical signal collecting- processing one, which processes weak signals instrong noise background.Because of the impact of noise and interference, the front-end acquisition circuit needs to have higherperformance.According to the characteristics of ECG,the precision instrumentation amplifiers are chosen to design the preamplifier circuit. In order to reduce the interference effects, right leg drive circuits, high-pass filter and low-pass filter is designed to extract the ECG signal.Through the A/D converter of ECG processing circuit, analog signals are converted into digital signals,which are sent to the microprocessor for further processing. ECG processing circuit, core of which is a microcontroller of low cost and low power Cortex-M3 by ST, mainly include power management circuits, STM32 processor circuits,LCD interface circuits and so on.Key words: Ecg acquisition;filter circuit;serial communication;STM32I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 ..................................................................... ............................................3 2.1主要功能 ..................................................................... ................................................3 2.2系统设计方案 ..................................................................... .........................................4 3 便携式心电图仪的硬件设计 ..................................................................... ..............4 3.1最小核心系统的设计 ..................................................................... .............................5 3.1.1处理器的选择 ..................................................................... ..................................5 3.1.2最小核心系统电路的设计 ..................................................................... ...............6 3.2人机交互界面的设计 ..................................................................... .............................9 3.2.1显示界面设计 ..................................................................... ..................................9 3.2.2按键设计 ..................................................................... ........................................ 10 3.3前置放大电路以及右腿驱动电路 ..................................................................... ........ 11 3.4滤波电路以及陷波电路的设计 ..................................................................... ............ 12 3.5电源电路的设计 ..................................................................... ................................... 13 4 便携式心电图仪的软件设计 ..................................................................... ................... 14 4.1软件开发平台 ..................................................................... ....................................... 14 4.2软件系统整体设计 ..................................................................... ............................... 16 4.2.1软件总体分析 ..................................................................... ................................ 16 4.2.2 STM32 软件系统设计流程 ..................................................................... ........... 16 4.2.3软件总体流程图...................................................................... ............................ 17 4.3信号采集程序设计 ..................................................................... ............................... 18 4.4数字滤波程序设计 .................................................................................................... 18 4.5液晶程序设计 ..................................................................... ....................................... 19 5 系统调试结果及误差分析 ..................................................................... ......................... 20 5.1调试手段 ..................................................................... .............................................. 20 5.2测量调试以及分析 ..................................................................... ............................... 21 5.2.1 采集电路的测试...................................................................... ........................... 21 5.2.2 滤波算法测试 ..................................................................... . (22)II基于STM32的便携式心电图仪设计5.2.3 整体测试和结果分析 ..................................................................... .................... 22 结束语 ..................................................................... ........................................................... 24 参考文献 ..................................................................... ....................................................... 25 附录 ..................................................................... ............................................................... 26 致谢 ..................................................................... (27)III基于STM32的便携式心电图仪设计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。
心电监护系统设计毕业设计
基于C8051F320单片机的低成本心电监护系统设计1 引言虚拟医学仪器充分利用计算机丰富的软硬件资源，仅增设少量专用软、硬件模块，便可实现传统仪器的全部功能及一些传统仪器无法实现的功能，同时缩短了研发周期。
本系统由两部分组成：以C8051F320单片机为核心的数据采集装置和以PC机为平台的分析处理系统。
设计中充分考虑数据采集装置体积小、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 接口接收数据，传输速率高;采用图形编程语言LabVIEW编写显示、存储、分析处理等功能程序。
该系统可实时监护并提供心动周期，心率等参数，也可进行数据的存储回放，为心血管疾病的诊断提供依据。
系统的软件开发和硬件与上位机软件的集成测试表明，系统运行稳定可靠，取得了预期效果。
2 系统硬件设计该系统由C8051F320数据采集模块和PC机两部分组成，如图1所示。
图1 系统框图数据采集模块主要由心电采集电路和基于C8051F320单片机的DAQ接口卡构成，如图2所示。
图2 数据采集模块图框该模块通过C8051F320片上A/D转换器采集经预处理的心电信号，再将其由USB总线传输至PC机显示。
PC机部分主要是软件设计，包括通过C8051F320单片机片上USB主机API函数和LabVIEW软件编写数据采集图形用户界面;实现接收、显示和处理由数据采集模块通过USB接口发送采集数据的程序。
LabVIEW应用程序和C8051F320应用程序均采用Silicon Laboratories公司的USB Xpress 开发套件的API和驱动程序实现对底层USB器件的读写操作。
心电信号属于微弱信号，体表心电信号的幅值范围为1~10 mV。
在测量心电信号时存在很强的干扰，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50 Hz工频干扰.人体的运动、呼吸引起的基线漂移，肌肉收缩引起的肌电干扰等。
毕业设计_心电检测仪
摘要本课题主要设计一个基于Atmega16的家用心电监测仪的研究设计。
根据人体心电信号的特征，设计心电信号采集系统，完成实时心电监测的功能。
本系统通过硬件电路实现了对心电信号实时的采集和处理，并将模拟的心电信号转换成数字信号送入主控单元，从而实现了心电信息的实时显示、存储、打印、报警等功能。
本设计选用具有低功耗的16位单片机Atmega16作为中央处理系统，通过心电传感器，从人体连续取得心电信号，经过专门的信号处理电路进行处理后送入中央处理系统，中央处理系统通过分析、处理，检测出病人的心电信号，并与正常的心电信号比较，对采集的心电信号进行实时分析、检测及记录，并选取大容量Flash存储器对采集处理后的心电信号进行存储。
同时，监测仪带有液晶显示器，能实时显示所检测的心电信号。
当病人出现紧急的心电症状时，其特有的报警功能可以及时的发出报警，便于及时的对病人进行救治。
该系统还可以打印出心电波形供医务人员分析病情时参考，及时准确的采取治疗措施，制定治疗方案。
该监测仪能长期、连续、可靠、稳定的工作，同时还具有体积小、存储容量大、功耗低、实时显示等特点，便于随身携带，使用方便，操作简单。
关键词心电监测心电监测仪心电传感器信号处理电路Title: The design of household ECG monitorAbstractThe topics mainly based Atmega16 household ECG monitor research and design. According to the characteristics of the human ECG, design ECG acquisition system,in real-time ECG monitoring function.This system has realized through the hardware circuit to heart signal real-time gathering and processing, and will simulate the heart signal transforms the digital signal to send in the master control unit, thus has realized the function of heart information's real time display, memory, printing, alarming, etc.This design uses a low-power 16-bit microcontroller Atmega16 as the central processing system, through ECG sensor, from the human body to obtain a continuous ECG signal, by a dedicated signal processing circuit after being fed into the central processing system, the central system analysis, processing to detect the patient's ECG signal, by comparison with a normal ECG, to achieve real-time detection, analysis, selected records, select a high-capacity Flash memory to store the acquisition of the ECG. At the same time, the monitors with a LCD monitor, be able to real-time display ECG signal. When a patient have a emergency ECG symptoms, its unique alarm function can trigger a timely warning and treatment of patients timely. The system can also print out ECG waveform to provide reference for medical personnel, and timely and accurate implementation of therapeutic measures to establish treatment programs. Not only that ,the key of system design make operation simple and faster.The monitor can long-term, continuous, reliable, stable job, and has a small size, large storage capacity, low power consumption, real-time display and other features, easy to carry, easy to use, easy to operate.Keywords ECG monitoring ECG monitor ECG sensor Signal processing circuit目录摘要 ..................................................................................................................................... I Abstract ..................................................................................................................................... II 第一章绪论.. (1)1.1 本课题提出的意义和目的 (1)1.1.1本课题提出的意义 (1)1.1.2本课题提出的目的 (2)1.2心电监测仪的国内外发展现状 (3)1.3 人体心电信号的特点 (5)1.4 本课题的设计要求及研究内容 (5)1.4.1 本课题的设计要求 (5)1.4.2 本课题的研究内容 (6)第二章整体方案设计 (7)2.1系统整体方案的确定 (7)2.2各模块方案的确定 (7)第三章硬件电路的设计 (10)3.1中央处理系统的设计 (10)3.2信号采集电路的设计 (12)3.2.1心电传感器的设计 (12)3.2.2右腿驱动电路的设计 (13)3.3前置放大电路的设计 (14)3.3.1前置放大电路的要求 (14)3.3.2前置放大器的设计 (15)3.4高通滤波电路的设计 (17)3.5低通滤波电路的设计 (18)3.6 50Hz陷波电路的设计 (19)3.7后置放大电路的设计 (21)3.8 A/D转换电路的设计 (22)3.9打印电路的设计 (25)3.10存储器的设计 (27)3.11显示电路的设计 (28)3.12键盘电路的设计 (29)3.12.1按键开关的抖动问题 (30)3.12.2键盘与单片机的连接 (30)3.13报警电路的设计 (32)3.14稳压电源电路的设计 (32)3.14.1稳压电源的组成 (32)3.14.2电源电路的设计 (33)第四章软件设计 (35)4.1软件设计的要点 (35)4.1.1相邻两个心电波间隔时间的取得 (35)4.1.2瞬时心率值的存储方式 (35)4.1.3心率值的显示方式 (35)4.1.4报警的处理方法 (35)4.1.5打印的波形和数据 (36)4.2系统部分程序设计 (36)4.2.1主程序的设计 (36)4.2.2数据采集子程序的设计 (37)4.2.3数据显示子程序的设计 (38)4.2.4打印子程序的设计 (39)4.2.5存储子程序的设计 (40)结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)第一章绪论1.1本课题提出的意义和目1.1.1本课题提出的意义生物电现象是生命活动的基本属性，它几乎在机体的一切生命过程中都伴随生物电的产生。
心电监护仪设计报告
心电监护仪设计报告===========================设计背景心电监护仪是一种用于监测和记录患者心电信号的医疗设备。
它是心电图检查的重要工具，可用于诊断心脏疾病和监测心脏病患者的病情。
现代心电监护仪已经发展到可以实时监测、记录和传输心电信号的程度。
本设计报告旨在介绍一个基于嵌入式系统的心电监护仪的设计。
系统设计整个心电监护仪系统由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括嵌入式系统、心电传感器和显示器。
软件部分包括心电信号采集、处理和显示。
硬件设计嵌入式系统选用ARM处理器作为控制核心，具有较高的计算能力和稳定性。
为了减小体积，可以采用封装度高的SOP或BGA封装。
同时，系统需要具备与心电传感器和显示器连接的接口，以便进行数据的采集和显示。
心电传感器是监测心电信号的关键部件。
它通常由多个电极组成，贴在患者胸部，能够感知心脏的电流变化。
传感器将信号转化为模拟电压信号，再由嵌入式系统进行采集和处理。
显示器是心电监护仪的输出设备，可以实时显示心电波形图和相关参数。
显示器可以采用TFT液晶屏，以便显示高分辨率的波形图和文字信息。
软件设计心电信号采集是通过心电传感器获取心电信号的过程。
传感器不断地读取心电信号，并将其转化为模拟电压信号。
嵌入式系统通过模数转换器将模拟信号转化为数字信号，进行采集和处理。
心电信号处理是对采集到的数字信号进行滤波、降噪和放大等处理。
其中，滤波是去除干扰信号的关键步骤，可采用数字滤波算法进行实现，以保证采集到的波形图的准确度和清晰度。
降噪是为了减小信号的杂波干扰，使得波形图更加平滑。
放大是为了增强信号的幅度，便于显示和分析。
心电信号显示是将处理后的信号以波形图的形式在显示器上进行显示。
波形图可以实时更新，以便医生和护士能够准确地分析和判断患者的心脏状况。
同时，显示器上还可以显示心率和其他相关参数，方便医生进行诊断。
总结-本设计报告介绍了一个基于嵌入式系统的心电监护仪的设计。
心电监护系统的设计
目录一、心电信号的特征 (2)二、系统硬件设计 (3)2.1 右腿驱动电路 (4)2.2前置放大电路的设计 (5)2.3二级放大高通、低通滤波电路设计 (6)2．4双T有源陷波器电路设计 (7)2．5电压提升电路 (8)三、系统软件设计 (10)四、嵌入式Web 服务器的设计 (12)4.1 嵌入式Web 服务器概述 (12)4.2 嵌入式Web 服务器的移植 (12)4.3 动态心电监护网页设计 (14)五、总结 (15)六、课程设计总结 (16)七、主要参考文献 (17)远程心电监护系统的设计本文设计了一种远程心电监护系统监测仪。
该设备主要由两部分构成，第一，以安有Linux操作系统且嵌有Web服务器的家庭PC机为本地服务器；第二，以基于$3C2410硬件平台和Linux操作系统构成的的嵌入式系统为终端采集设备。
在设计时为了方便病人，对于终端设备，一方面可以受家庭PC机服务器的控制，另一方面也可以独立工作。
独立工作模式即终端本身提供了对心电信号的各种控制，诸如采集、停止、回放、查找、保存等功能。
一、心电信号的特征一般电信号有三大特征：幅度、频谱及信号源阻抗。
作为生物电的心电信号也是如此，同时心电信号属于强噪声下的低频微弱信号，它是由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号，由于受到人体诸多因素的影响，因而有着一般信号所不具有的特点。
(1)信号弱：由于心电信号是从人体的体表进行提取的一种生物电信号，因此信号一般十分微弱，心电信号为mV(毫伏)级信号，幅值大约为0．03一--4mV，典型值为lmV。
(2)不稳定性：人体是一个与自然界有着密切关系的开放性系统，人体可能处在各种电磁、噪声等环境中，这就使得心电信号存在了不稳定性和随机性。
(3)低频特性：人体心电信号频率较低，频谱范围主要集中在为0．05，．--lOOHz。
(4)高阻抗：人体作为心电的信号源，拥有可达几k Q到几十k Q的高阻抗，因此这个特性容易引起心电信号测量的失真。
病人远程心电监护系统设计与实现
病人远程心电监护系统设计与实现心电监护在医疗领域起着重要的作用，能够实时检测病人的心电信号，帮助医务人员及时发现和处理心律失常等疾病。
然而，传统的心电监护方式受限于时间和空间，且需要专业人员在现场进行监护。
为了解决这一问题，病人远程心电监护系统被引入，该系统设计旨在通过互联网实现医生对病人心电信号的远程监护，为医务人员提供更便利的工具和病人更舒适的体验。
本文将针对病人远程心电监护系统的设计与实现进行详细探讨，包括系统架构、关键功能以及实施所需技术等方面。
一、系统架构病人远程心电监护系统的架构主要由三个关键部分构成：心电监测设备、数据传输网路和数据接收端，如下图所示：1. 心电监测设备：病人佩戴的心电传感器将心电信号转换为数字信号，并通过蓝牙或其他无线通信技术传输到数据传输网路。
2. 数据传输网路：采用互联网作为数据传输的通道，确保医生可以随时随地实时接收心电信号。
该网路应具备稳定、快速、安全的特性，以保护病人的隐私。
3. 数据接收端：医生通过电脑、平板或智能手机等设备接收并显示心电信号。
该设备上运行着专门的心电监护软件，能够实时解析、展示心电波形图和相关数据，并提供有关病人的详细信息。
二、关键功能病人远程心电监护系统具有以下几项关键功能，以满足临床医生和病人的需求：1. 实时监测：系统能够实时地采集和传输心电信号，医生能够随时随地对病人心电状态进行监测和评估，并及时采取必要的措施。
2. 报警机制：系统具备心电异常报警功能，能够检测出心律失常、心脏骤停等紧急状况，并及时向医生发送报警信息，以便医生能够快速作出反应。
3. 数据记录与分析：系统将心电信号记录在数据库中，医生可以回溯病人的历史心电数据，进行长期分析和比较。
同时，系统还提供数据分析算法，用于辅助医生进行心电信号的解读和诊断。
4. 远程诊断：医生通过数据接收端对病人的心电信号进行解读和诊断，并可以远程为病人开具处方、调整治疗方案等。
这样可以减少医生和病人之间的距离，提高诊疗效果。
心脏监护仪设计
心脏监护系统设计
——The Design of Cardiac Monitor
2004年10月22日
一：开 题
在医院或者大型诊所，心电图机可以为患者提 供心电描述和心脏的病情诊断。较完整的心电描迹
和自我判断功能为心电图机在医疗行业获得了很好 的应用。
可是，更多的患者需要更为轻巧、成本更为低廉
图1：前置放大器
参 数 特 点： 1、增益 25.4
2、共模抑制比86dB
B、高通滤波和一级放大环节
设计特点： 1、高通截止频： 0.5Hz
2、一级放大增益： 7.2
3、高通滤波时采取两级RC无源滤波网络级联的目的在于使 得 高通滤波更可靠和彻底
C、低通滤波和二级放大环节
心电信号频谱比较宽，从直流到250Hz都有可能存在频谱。但 是，常人正常情况下的P波、QRS波、T波等的频率却在100Hz以 下，因此，为了滤得较为干净的心电信号同时排除噪声，低通滤 波的截止频率定在100Hz。 有源滤波器较之RC滤波网络而言， 衰减速率较快，因此采取了有源滤波的方式。放大器增益7.2。
的小型心脏监护仪（Cardiac Monitor），期望它 能够随时检测患者的心率，并给出一定的警示功能。 而这些是大型心电图机所不能满足的。基于上述的 优点，小型心脏监护仪可以在家庭、野外、出差时 随时监测患者的心率变化情况。
期待中的心脏监护仪应该具备以下的功能和优点：
一：较为准确的心率监测和显示系统 二：能够实时判断患者的心率正常与否 三：体积小，重量轻，能够随身携带 四：成本不能太高
51系列CPU 警告装置
ADC0809转换器分辨率8位，典型转换时间100us，单一+5V供电， 输入范围0～5V。将模拟通道的电压输入转换为数字输入后，通 过EOC信号通知CPU并请求中断。
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基于C8051F320单片机的低成本心电监护系统设计
1 引言
虚拟医学仪器充分利用计算机丰富的软硬件资源，仅增设少量专用软、硬件模块，便可实现传统仪器的全部功能及一些传统仪器无法实现的功能，同时缩短了研发周期。
本系统由两部分组成：以C8051F320单片机为核心的数据采集装置和以PC机为平台的分析处理系统。
设计中充分考虑数据采集装置体积小、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 接口接收数据，传输速率高;采用图形编程语言LabVIEW编写显示、存储、分析处理等功能程序。
该系统可实时监护并提供心动周期，心率等参数，也可进行数据的存储回放，为心血管疾病的诊断提供依据。
系统的软件开发和硬件与上位机软件的集成测试表明，系统运行稳定可靠，取得了预期效果。
2 系统硬件设计
该系统由C8051F320数据采集模块和PC机两部分组成，如图1所示。
图1 系统框图
数据采集模块主要由心电采集电路和基于C8051F320单片机的DAQ接口卡构成，如图2所示。
图2 数据采集模块图框
该模块通过C8051F320片上A/D转换器采集经预处理的心电信号，再将其由USB总线传输至PC机显示。
PC机部分主要是软件设计，包括通过C8051F320单
片机片上USB主机API函数和LabVIEW软件编写数据采集图形用户界面;实现接收、显示和处理由数据采集模块通过USB接口发送采集数据的程序。
LabVIEW应用程序和C8051F320应用程序均采用Silicon Laboratories公司的USB Xpress 开发套件的API和驱动程序实现对底层USB器件的读写操作。
心电信号属于微弱信号，体表心电信号的幅值范围为1~10 mV。
在测量心电信号时存在很强的干扰，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50 Hz工频干扰.人体的运动、呼吸引起的基线漂移，肌肉收缩引起的肌电干扰等。
采用遥测HOLTER三导联线和一次性心电电极与人体接触，能很好地减小运动和呼吸引起的肌电干扰。
前端放大器采用具有极高共模抑制比(CMRR)的仪用AD620放大器，放大倍数约为50倍;并采用0.05~100 Hz的带通滤波器和50 Hz的陷波电路，抑制信号的基线漂移、高频噪声及工频干扰。
为了充分利用A/D转换的精度，在转换前先将信号放大到A/D 转换电路参考电压的70%左右，考虑到信号中会附加直流成分，需在A/D转换电路前增加电平调节电路。
个体心电幅度的差异要求电路中设计程控放大电路，又为了便于心电信号的标定和考虑到实际器件放大倍数与理论值的偏差，在程控放大电路前设置一个手动可调的放大电路(1～10倍)。
综上分析，心电采集与程控放大部分应包括：AD620前端放大、0.05~100 Hz 的带通滤波、50 Hz陷波、手动放大、程控放大和电平提升等电路。
其中程控放大功能利用CD4051电子开关的数字选通实现，具有1～50倍的调节范围。
为减少系统功耗，应采用低功耗、集成度高的器件。
该系统选用
C8051F320单片机作为数据采集卡的核心部件。
该器件是完全集成的混合信号系统级器件，具有与8051兼容的高速CIP-51内核，与MCS-51指令集完全兼容，片内集成了数据采集和控制系统常用的模拟、数字外设及USB接口等其他功能部件。
外部电路简单，易于实现，如图3所示。
图3 DAQ接口卡电路
心电电极将得到的信号经滤波和可变增益放大器放大后送至C8051F320单片机，单片机将得到的模拟心电信号实时转换为数字信号，采集到的数据通过USB接口传给PC机，进一步分析处理信号数据。
3 系统软件设计
3.1 C8051F320单片机程序设计
C8051F320单片机程序包括：(1)A/D转换程序和程控放大控制程序;(2)基于USB器件的通信程序，接收从USB主机发送的用户指令并将采集的数据发送给USB 主机。
3.1.1 A/D转换程序
衡量A/D转换性能主要有两个指标：采样分辨率(A/D转换器位数)和A/D转换速度。
设置A/D转换器的采样率为2 000 Hz，并采用定时器TIME2溢出中断触发转换，每次转换结束后1O位结果数据字被锁存到A/D转换器的数据寄存器中，供USB通讯子程序数据调用，图4为A/D转换流程。
A/D转换程序较简单，可通过设置C8051F320片上定时器确定A/D转换器的采样周期，由定时器的溢出
周期性启动A/D转换器来采样被测数据。
USB设置为块状传输模式与PC机进行数据通信。
将每64个数据打成一个数据包。
以充分利用硬件资源并提高数据传输效率。
图4 A/D转换流程
3.1.2 基于USB器件的通信程序
整个程序流程以USB通信为主线，如图5所示。
图中所涉及的
USB_Clock_Start()、USB_Int()等函数均是SiliconLab公司专为C8051F320单片机USB功能开发的USB端API函数。
通过在C8051F320上层应用程序中直接调用这些函数可方便快捷地访问USB底层硬件。
图5 C8051F320单片机实现USB通信流程
3.2 PC机LabVIEW程序设计
PC机LabVIEW程序设计主要完成用户图形界面和基于USB主机通信程序两大功能，从而实现人机交互，将用户输入的指令和采集模块采集的数据通过USB 总线在PC机和C8051F320之间传递。
3.2.1 LabVIEW程序面板设计
开发USB设备驱动程序的工具使用USB Xpress Devel-opment Kit，主要有：SI_Open()函数;SI_Close()函数;SI_Read函数;SI_Write()函
数;SI_GetNumDevices()函数;SI_CheckRX Queue()函数。
用户从设备读取数据将调用一个应用程序接口API。
SI_GetNumDevices()、SI_GetProductString()等函数均是Silicon Lab公司专为C8051F320单片机USB功能开发的USB主机端API函数。
LabVIEW提供调用链接库函数Call Librarv Function，本设计利用Silicon Lab公司的SiUSBXp.dll动态链接库来实现对USB底层硬件的访问。
通过调用SLGetNumDevices()甬数完成设备的通信初始化，生成函数返回驱动的设备号;该设备号用来在调用SI GetProductString()函数时生成设备描述字符串。
要读取一个设备，首先必须通过调用SI_GetNumDevices()函数生成的索引(设备号)来调用SI_Open()函数。
SI_Open()函数将返回设备的句柄，该句柄将在随后的所有进程中被用到。
利用 SI_Write()和SI_Read()函数就可实现数据的输入和输出。
当完成数据的输入和输出操作后，可通过调用SI_Close()关闭设备。
图6为I/O接口驱动程序框图。
图6 I/O接口驱动程序
3.2.2 LabVIEW程序设计用户图形界面(前面板)设计
动态心电监护系统应用程序部分可实现心电信号的接收、实时显示、存储及回放功能;并可提供心动周期、心率等参数，为心率变异性分析和心血管疾病的诊断提供依据。
心电监护系统显示界面如图7所示。
图7 心电监护系统实现心电数据显示
4 结论
该设计不仅可实现传统测量仪器的全部功能，还能将实验数据存盘以进行反复观察分析。
基于虚拟仪器的心电监护系统使用灵活方便、测试功能丰富、成本低廉。
用户可根据实际需要，通过修改软件改变其功能和升级，实现一机多用。
实验结果表明：该系统具有较强的抑制基线漂移能力、低功耗、操作简单。
采用USB接口实时传输心电数据，并将心电数据采集模块设计为计算机外设，高速快捷。
由于全部采用SMT封装，数据采集模块尺寸仅为60 mmx60 mm，方便实用。
因此，该设计是一款实用的、低成本的、动态心电监护系统。