(完整版)基于STM32的便携式心电图仪设计
基于STM32的脉搏测量仪设计
基于STM32的脉搏测量仪设计脉搏测量仪是一种用于测量人体脉搏的仪器。
本文将设计一种基于STM32的脉搏测量仪，并介绍其主要功能和设计思路。
一、功能需求分析脉搏测量仪的主要功能为测量人体脉搏，并实时显示脉搏波形和心率。
根据这一功能需求，我们可以进一步分析出所需的具体功能模块：1.传感器模块：用于检测人体脉搏，并将其转换为电信号。
2.信号处理模块：对传感器采集到的信号进行放大、滤波和数字化处理。
3.心率计算模块：通过对信号进行处理，实时计算出心率。
4.显示模块：将心率和脉搏波形实时显示在屏幕上。
二、硬件设计1.传感器模块采用光电测量原理，通过红外光发射二极管和光敏电阻来检测人体脉搏。
在手指上放置一个带有光敏电阻的小夹具，通过红外光源照射手指，当光线被血液吸收时，光敏电阻的电阻值会发生变化，从而可以检测到脉搏信号。
2.信号处理模块采用了运放电路来放大和滤波脉搏信号，然后使用STM32的模数转换器将信号转换为数字信号。
运放电路中的放大倍数和滤波器的参数可以通过调试来确定，以获得最佳的脉搏信号质量。
3.心率计算模块将数字信号经过处理后，使用算法计算出心率。
常用的方法是通过寻找脉搏信号的波峰和波谷，然后计算脉搏波的周期，再根据周期计算心率。
4.显示模块使用了液晶显示屏，可以将心率和脉搏波形实时显示在屏幕上。
可以使用STM32的GPIO口和SPI接口来控制液晶显示屏。
三、软件设计1.通过STM32的GPIO口和SPI接口，将数据发送到液晶显示屏上，并实时更新心率和脉搏波形。
可以使用TFTLCD库来进行液晶显示的控制。
2.使用STM32的定时器和中断功能，对脉搏信号进行采样和计算心率。
可以通过设置定时器的时钟源和分频系数来控制采样率。
3.心率计算算法可以在软件中实现，通过对脉搏波形进行检测和分析，计算心率并显示在屏幕上。
四、系统测试在设计完成后，可以进行系统测试来验证脉搏测量仪的功能和性能。
可以通过将传感器模块连接到手指上，然后打开设备，观察屏幕上显示的心率和脉搏波形是否正确。
基于STM32的脉搏心率检测仪的信号处理算法与实时心率监测实现
基于STM32的脉搏心率检测仪的信号处理算法与实时心率监测实现脉搏心率检测仪是一种能够检测人体脉搏和计算心率的设备。
在这个任务中，我们将探讨基于STM32的脉搏心率检测仪的信号处理算法和实时心率监测实现。
一、信号处理算法信号处理算法是脉搏心率检测仪的核心，它能够从人体的脉搏信号中提取出心率信息。
以下是一个基于STM32的脉搏心率检测仪信号处理算法的示例：1. 利用ADC采集模块获取脉搏信号：STM32通过ADC采集模块可以将模拟信号转换为数字信号。
我们需要将脉搏信号连接到STM32的ADC输入引脚，并设置ADC的采样频率和分辨率，以获取准确的脉搏信号。
2. 预处理脉搏信号：通过预处理脉搏信号可以去除噪声和基线漂移。
这可以通过使用数字滤波器和差分运算来实现。
例如，我们可以使用低通滤波器去除高频噪声，并使用高通滤波器去除低频噪声。
差分运算可以帮助提高信号的边缘性。
3. 提取脉冲峰值：在脉搏信号中，心脏搏动会导致信号的峰值。
我们可以使用峰值检测算法来提取出脉冲峰值。
一种简单的方法是找到信号中的极大值点。
通过计算两个相邻极大值点之间的时间间隔，我们可以得到一个粗略的心率值。
4. 心率计算和平滑滤波：通过上述步骤，我们得到了脉冲峰值的时间间隔，然后可以通过简单的算法将其转换为心率值。
此外，为了提高心率值的准确性，我们还可以应用平滑滤波算法。
例如，我们可以使用移动平均滤波器来抑制心率值的突变。
二、实时心率监测实现实时心率监测是脉搏心率检测仪的另一个重要功能。
以下是一个基于STM32的实时心率监测实现的示例：1. 显示实时心率值：使用STM32的LCD显示屏或者其他合适的显示设备，将实时心率值显示出来。
可以通过GPIO引脚连接到相应的显示设备，根据心率值的变化实时更新显示。
2. 设置心率阈值报警：对于一些特定应用场景，我们可以设置心率的阈值范围，并在心率超过或低于设定阈值时触发报警。
通过使用STM32的GPIO引脚连接到蜂鸣器或者应急设备，当心率超出设定阈值时触发报警。
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STM32的脉搏心率检测算法设计与实现
基于STM32的脉搏心率检测算法设计与实现近年来，心脏疾病逐渐成为全球范围内的一大健康问题。
随着科技的不断发展，基于STM32的脉搏心率检测算法被广泛应用于医疗设备中，可实时、准确地监测患者的心率。
本文将探讨如何设计和实现一种基于STM32的脉搏心率检测算法。
首先，我们需要了解脉搏信号的特点。
脉搏信号是由心脏收缩引起的压力变化造成的，通常呈现出周期性的波形。
通过对脉搏信号进行分析，我们可以提取出心率信息。
在STM32开发板上实现脉搏心率检测，首先需要获取脉搏信号。
可以通过心率传感器或者一对光电二极管来获取脉搏信号。
光电二极管可通过发射一束红外光和一个光电二极管来实现，当血液流过皮肤时，光电二极管会感应到反射光的变化。
然后我们将采集到的脉搏信号输入到STM32开发板上进行处理。
接下来，需要对脉搏信号进行滤波。
由于脉搏信号中可能包含噪声，为了提高信号的准确性，我们可以使用数字滤波算法对信号进行滤波。
常用的数字滤波算法有移动平均滤波和中值滤波。
移动平均滤波算法通过计算连续n个采样点的平均值来平滑信号。
中值滤波算法则通过计算连续n个采样点的中位数来平滑信号。
选择适当的滤波算法取决于实际应用场景和对信号的要求。
在滤波后，我们需要检测脉搏信号的峰值。
峰值对应于心脏收缩时的压力变化，从而可以推算出心率。
可以通过阈值判定或者差分运算来检测峰值。
阈值判定是通过设定一个合适的阈值，当信号超过或下降到该阈值时，判定为一个峰值；差分运算则是计算相邻两个采样点的差值，当差值为正时判定为上升沿，当差值为负时判定为下降沿，从而检测出峰值。
峰值检测完成后，我们可以根据峰值的时间差来计算心率。
心率的计算公式为：心率 = 60 / 前两个峰值时间差。
通过连续计算多个峰值时间差，可以获得一段时间内的平均心率。
为了提高计算精度，我们可以选择多个峰值时间差进行平均计算。
除了心率，我们还可以通过脉搏信号计算心律的稳定性和变异性。
心律的稳定性反映了心脏的稳定性和健康状况，心律越稳定说明心脏功能越好；变异性则反映了心脏的灵活性和适应能力。
基于STM32的脉搏心率检测仪的软件设计与系统实现
基于STM32的脉搏心率检测仪的软件设计与系统实现脉搏心率检测仪是一种常见的医疗设备，用于监测和记录患者的心率变化。
在本文中，将重点介绍基于STM32的脉搏心率检测仪的软件设计和系统实现。
首先，我们需要了解STM32是什么。
STM32是一种广泛应用于嵌入式系统中的32位微控制器。
它具有强大的处理能力和丰富的外设接口，非常适合用于设计和开发医疗设备，如脉搏心率检测仪。
脉搏心率检测仪由传感器、数据采集模块、信号处理模块和显示模块等组成。
在软件设计和系统实现中，我们需要考虑以下几个关键问题。
首先，我们需要选择适当的编程语言和开发环境。
对于基于STM32的软件设计，C语言是最常用的语言。
您可以选择一个适当的集成开发环境（IDE），如Keil MDK、IAR Embedded Workbench等。
这些IDE提供了强大的调试和模拟功能，方便我们进行软件开发和调试。
其次，我们需要编写数据采集和处理的相关代码。
在脉搏心率检测仪中，最重要的是实时采集和处理心率信号。
我们可以使用STM32的外部中断和定时器等硬件资源，编写相应代码来实现心率信号的采集和处理。
在数据处理方面，可以使用滤波器和算法来提取心率信息，并进行相应的数据处理和分析。
接下来，我们需要对采集到的心率数据进行存储和显示。
STM32具有丰富的存储器接口和图形显示接口，我们可以通过串口、SD卡或者显示屏等方式，将心率数据存储和显示出来。
您可以使用相关的库函数来实现数据的存储和显示。
此外，脉搏心率检测仪还需要具备一些额外的功能，如报警功能、数据传输功能等。
我们可以通过编写相应的代码，来实现这些额外功能的设计与实现。
例如，当心率超过预设阈值时，可以触发报警；当需要将数据传输到其他设备时，可以通过串口或者无线通信等方式，进行数据传输。
最后，我们需要进行系统测试和调试，以验证软件设计和系统实现的正确性和稳定性。
通过对整个系统的测试和调试，我们可以发现并修复潜在的问题，确保系统的正常运行。
基于STM32的便携式生命体征监护仪设计
ｃ ａ ｎ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｒ ｅ ａ ｌ － ｔ ｉ ｍｅ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｓ ｔ ｏ ｉｃ ｒ ａ ｌ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｔ ａ ｎ ｙ ｔ ｉ ｍｅ，ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｅ ｄ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｌ ａ ｒ ｍ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ —
随 着 生 活 节 奏 的 加 快 ，人 们 面 临 着 各 个 方 面 的 压
１ 整 体 方 案 设 计
本 装 置 是 根 据 市 场 需 求 而 研 发 的 一 款 便 携 式 生 命 体 征监 护 仪 ， 使用 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２为 核 心 芯 片 ， 通 过 贴 在 人 体 表 面 的 心 电 贴 片 上 的 两 个 金 属 电极 采 集 人 体 表 面 的 电信 号 ，
ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ．Ｔ ｈ ｉ ｓ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ｕ ｓ ｅ ｓ ｌ ｉ ｔ ｈ ｉ ｕ ｍ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ｂ ａ ｔ ｔ ｅ ｉｅ ｒ ｓ ．Ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｌ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｌ ｏ ｗ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｓ ｍａ ｌ ｌ ｓ ｉ ｚ ｅ ， ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｉ ｅ ｎ ｔ ｃ ａ ｒ ｒ ｙ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｕ ｓ ｅ ． Ｋｅ ｙ ＷＯ ｒ ｄ ｓ：Ｓ Ｔ Ｍ３ ２； ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ； Ｅ ＣＧ ； ｂ ｌ ｕ ｅ ｔ ｏ ｏ ｔ ｈ； ｌ ｉ ｔ ｈ ｉ ｕ ｍ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ｂ ａ ｔ ｔ ｅ ｉ ｒ ｅ ｓ
基于STM32的脉搏心率检测仪设计与实现的用户界面设计与优化策略
基于STM32的脉搏心率检测仪设计与实现的用户界面设计与优化策略 用户界面设计在脉搏心率检测仪的设计与实现中起着至关重要的作用。一个直观、易于操作的用户界面能够提升用户体验，并使用户更加愿意使用这款设备。本文将介绍基于STM32的脉搏心率检测仪的用户界面设计及优化策略。
首先，用户界面的设计要简洁、清晰。脉搏心率检测仪是一款专业性较高的医疗设备，用户界面应该突出专业性和简洁性。主要功能应该以大字体或图标明显展示，不需要的功能应当隐藏或放置在次要位置，以避免界面过于复杂和混乱。
其次，用户界面需要提供清晰的指导和操作说明。由于脉搏心率检测仪属于医疗设备，用户对其操作可能不太熟悉。因此，用户界面应当提供简单明了的操作说明，帮助用户正确使用设备，并防止误操作。例如，在界面的某个显眼位置提供“开始检测”、“停止检测”等指示按钮，并在按钮旁边注明功能说明，以帮助用户快速找到所需功能。
另外，用户界面应具备良好的可视化效果，以增加吸引力和可读性。例如，可以使用图表、进度条等元素直观展示检测结果，如脉搏波形、心率数值等。同时，界面的颜色选择应注意对比度，避免文字与背景颜色相近造成的阅读困难。
除了上述基本要求外，以下是一些优化策略，可进一步提升用户界面的设计： 1. 自适应界面：脉搏心率检测仪往往需要在不同设备上使用，如手机、平板等。为了适应不同屏幕尺寸和分辨率，界面应具备自适应能力，使得用户在各种设备上都能看到整齐、舒适的界面布局。
2. 多语言支持：考虑到设备的国际化使用，用户界面应支持多种语言，以满足不同地区用户的需求。通过切换语言选项，用户可以选择自己熟悉的语言，提高使用体验。 3. 实时反馈：脉搏心率检测仪是一个实时监测设备，用户希望能够实时获得检测结果和反馈。界面设计应考虑到实时性，使用合适的动画或进度条等元素，提供及时的检测数据，并指示设备的运行状态。
4. 用户个性化设置：不同用户对于界面的喜好和需求可能不同。在用户界面中增加个性化设置选项，如亮度调节、字体大小、主题切换等功能，可以使用户更加自由地根据自己的偏好对界面进行调整，提高用户满意度。
基于STM32的脉搏心率检测仪设计与实现的标志性特征分析
基于STM32的脉搏心率检测仪设计与实现的标志性特征分析脉搏心率检测仪是一种常见的医疗设备，用于测量人体的心率和脉搏。
本文将重点介绍基于STM32的脉搏心率检测仪设计与实现的标志性特征分析。
在设计脉搏心率检测仪时，需要考虑系统稳定性、准确性和实时性等方面的要求。
基于STM32的设计方案具有以下标志性特征：1. 高性能的STM32芯片：使用STM32系列芯片作为主控芯片，具有高性能、低功耗和丰富的外设资源。
这种芯片适用于需要实时处理和大量数据计算的应用场景。
2. 心率检测算法：基于STM32的脉搏心率检测仪采用先进的心率检测算法。
通过检测心电信号的特征波形，利用信号处理和嵌入式算法，实现准确的心率测量和分析。
3. 传感器集成设计：脉搏心率检测仪需要使用传感器获取人体的脉搏信号。
基于STM32的设计方案可以将传感器集成到单片机模块中，简化系统设计与布线，减小系统体积，提高系统可靠性。
4. 实时显示和存储功能：基于STM32的脉搏心率检测仪设计方案可以实现实时显示心率数据，并可以将数据存储到嵌入式存储器中，方便后续数据分析和医疗记录。
5. 用户友好的界面设计：脉搏心率检测仪需要具备良好的用户交互体验。
基于STM32的设计方案可以使用液晶显示屏和按键等外设，设计用户友好的交互界面，使用户能够方便地查看和操作设备。
除了以上的标志性特征，基于STM32的脉搏心率检测仪设计还可以结合其他特征来优化系统性能，比如：1. 低功耗设计：通过优化电路设计和采用低功耗模式，可以延长电池寿命，减少设备充电频率，提高使用便利性。
2. 数据通信功能：设计方案可以加入通信模块，实现与外部设备的数据交互，如与手机或电脑进行数据传输和远程监控。
3. 可调性和定制性：基于STM32的设计方案可以利用单片机的丰富外设资源，满足不同需求的应用场景。
同时，软件设计可以通过配置参数进行调整，以适应不同的使用者和使用环境。
最后，基于STM32的脉搏心率检测仪设计方案应当符合相关的医疗设备认证标准和技术规范，保障设备的安全性和可靠性。
基于stm32的人体健康检测设计报告
基于stm32的人体健康检测设计报告一、引言人体健康是我们关注的重要议题之一。
随着科技的进步，人们对于健康的监测需求也越来越高。
本文将探讨基于stm32的人体健康检测设计，介绍其原理、功能和应用。
二、stm32介绍stm32是意法半导体（STMicroelectronics）推出的一款32位微控制器产品系列。
它具有高性能、低功耗和丰富的外设资源等特点，非常适合用于嵌入式系统设计。
stm32在物联网、工业控制和医疗设备等领域都有广泛的应用。
三、人体健康检测系统设计原理人体健康检测系统主要通过采集人体各项生理参数，如心率、血压、体温等，进行分析和监测。
基于stm32的人体健康检测设计需要以下几个主要组成部分：1. 传感器模块人体健康检测需要使用各种传感器进行生理参数的采集。
常见的传感器包括心率传感器、血压传感器和体温传感器等。
这些传感器能够将生理参数转化为电信号，并通过与stm32连接来实现数据传输。
2. 数据采集和处理模块stm32作为微控制器，能够实现数据采集和处理功能。
通过与传感器连接，stm32可以获取传感器产生的生理参数数据，并进行实时处理。
例如，可以计算心率的平均值、血压的变化趋势等。
3. 显示与通信模块人体健康检测系统需要将采集到的数据进行显示或传输。
基于stm32的设计中，可以使用LCD屏幕来显示人体健康相关的数据，如心率、血压和体温等。
同时，stm32还可以与其他设备进行通信，如蓝牙模块或Wi-Fi模块，将数据传输到手机或电脑上，实现远程监测。
4. 软件开发基于stm32的人体健康检测系统需要进行软件开发，包括编写数据采集和处理的程序以及用户界面的设计。
stm32可以使用各种编程语言进行开发，如C语言或嵌入式Python。
四、基于stm32的人体健康检测系统功能基于stm32的人体健康检测系统可以实现以下几个功能：1. 实时监测系统能够实时监测人体的生理参数，并将数据实时显示在LCD屏幕上。
基于STM32的脉搏心率检测仪的数据采集与处理算法设计
基于STM32的脉搏心率检测仪的数据采集与处理算法设计脉搏心率检测仪是一种用于监测人体心脏运行情况的仪器，它能够实时采集并分析心率数据。
基于STM32的脉搏心率检测仪的数据采集与处理算法设计是其中关键的一环。
本文将详细介绍该算法的设计思路和实现方法，旨在实现准确、可靠的心率数据采集和处理。
一、数据采集模块设计1. 选用适当的心率传感器：在设计脉搏心率检测仪时，选择合适的心率传感器非常关键。
传感器需要能够感知人体的脉搏信号，并将其转化为电信号。
常见的传感器有光电式脉搏传感器和压阻式脉搏传感器。
根据具体的需求和预算，选择适合的传感器。
2. 数据采集电路设计：数据采集电路负责将心率传感器输出的脉搏信号转化为数字信号，以便后续的处理。
使用STM32的内部ADC模块进行模数转换，将传感器输出的模拟信号转化为数字信号。
通过合适的滤波电路和放大电路对信号进行处理和改进，提高信号质量。
3. 数据采样时间控制：为了获取准确的心率数据，需要设置适当的数据采样时间间隔。
采样时间过长可能导致数据的不准确性，而采样时间过短可能导致系统过载。
通过STM32的计时器模块，设置合适的采样频率和采样时间间隔。
4. 数据串行传输：采集到的心率数据需要通过串行传输方式发送到处理模块。
可以选择适合的通信协议，如UART、SPI或I2C，实现数据的稳定和高速传输。
二、数据处理算法设计1. 滤波算法：心率数据采集过程中，信号可能会受到各种干扰，例如噪声、基线漂移等。
因此，设计一个合适的滤波算法对原始数据进行平滑处理是必要的。
常用的滤波算法有低通滤波、中值滤波和高通滤波等。
根据实际情况选择适合的滤波算法，并通过调整滤波参数优化滤波效果。
2. 心率计算算法：根据采集到的心率信号，设计合适的算法计算心率值。
一种常用的算法是通过检测心跳的峰值，并计算相邻心跳峰值之间的时间间隔。
通过将时间间隔转化为心率值，可以得到实时的心率数据。
还可以使用自适应阈值方法和自相关方法等，以提高心率计算算法的准确性和稳定性。
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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日常生活，家庭化的心电图仪器功能没有专业的大型的医疗设备齐全，但是它具有体积小、操作简单的优点，同时可以在一定程度上满足了人们的基本应用。
我们可以用它在家庭或则其他地方很方便的进行心电图信号的测量，并根据进一步的处理，做基本的诊断，也可以把这些数据提交到专业机构做进一步的详尽的诊断。
这样也可以避免那些行动不便的病人，利用互联网技术，把数据通过远程传送的方式，提交到专业机构或指定的医院惊醒专业诊断和分析。
为了能够在更多场合更方便的诊断，各种各样的便携式心电图设备应运而生，常规心电图仪由于笨重只能在病人静卧的情况下记录的心电活动，历时时间短，获取的信息量很少，所以在有限时间内有些非正常的情况被发现的概率也是很低的。
而便携式监护装置可以在随时随地的进行实时监护，并把数据存储起来。
这样不仅可以节省时间，还可以得到实时的监护，所以研发便携式心电监护产品具有重要意义。
本文主要研究的便携式心电图仪，即将普通心电图设备小型化、家庭化，具有低价位、体积小、便于携带和使用方便等特点。
1.2 便携式心电图仪的发展状况1887年英国生理学Einthoven通过对毛细管的静电计记录了心动的电流图[4]。
1895年他开始了对心脏动作电流的进一步研究，并通过对德•阿森瓦尔氏的镜影电流计的设计改进，提高了心电图的质量。
1903年他成功的设计了弦线式电流计，通过反射镜记录心动电流，解决了以前测量设备的惰性大，记录误差大以及需要繁琐的数学计算等缺点。
同时，他又制定心电图的影线在纵坐标上波动1cm，代表1mV的电位差，在横坐标上移动1cm为0.4秒的标准。
这种方法简单直观，并采用P、Q、R、S、T等字母标出心电图上的各波，这种标记方法一致沿用至今。
1912年在他深入研究了正常心电图的波动范围后，提出了著名的“爱因托芬三角”理论。
1924年Einthoven教授获得了诺贝尔生理学和医学奖[5]。
总之这位被尊称为“心电图之父”的生理学家对心电图的创立及发展有着巨大的贡献。
心电图从此开始逐步走进协助诊断疾病，并通过发展被广泛应用于临床。
随着社会的发展，心电图检测理论越来越成熟与完善，另外机械、电子、计算机等技术的迅猛发展，带动了医疗器械发生了革命性变化，极大的增强了心电图机的功能。
随着现代科学技术的发展，特别是计算机、微电子、机械电子在医疗领域的广泛应用，极大的促进了心电设备的发展。
目前各大医疗器械厂商都投入巨资开发性能更强、功能更加完善的心电设备，比如欧姆龙、北京超思、亚新、均在该领域的研究与生产上有所突破。
综观当前心电检测仪器发展趋势，主要向以下几个方向发展：（1）系统化随着医院计算机管理网络化、信息存储介质和IC卡等的应用及Internet的全球化而产生的。
电子病历是信息技术和网络技术在医疗领域的必然产物，我国卫生部先后在2010，2011发布了关于电子病历系统的规范和通知文件。
而实时心电数据将在该系统中有着重要的作用。
（2）数字化随着计算机科学、机械电子的迅猛发展，医疗器械的数字化程度越来越高，比如数字滤波器的使用，极大的降低了心电干扰，提高了心电判断的准确率。
（3）无线化无线传感技术的发展能够促使心电检测无线化，从而摆脱传统心脏检测的繁琐程序。
同时，能减轻病人的心里紧张程度，实现心电检测的方便性。
（4）自动化自动测量和分析是医疗仪器的发展方向，使医疗器械智能化是目前医疗器械设计的目标之一。
（5）远程化计算机技术、网络通信技术的快速发展，为远程医疗的实现提供了可能，将心电数据通过远程传输，在远端对心电数据加以分析处理并提出诊断结果，从而实现远程医疗。
如目前出现的基于GPRS网络的远程心电监护系统就是这个发展趋势的体现。
总之，科技不断进步，人们的需求也在变化，心电图是记录心脏电活动状态的记录，包括心脏节律和频率以及电压的高低等信息，可用于诊断各种心律失常、心肌病变、心肌梗塞及心肌缺血等心血管疾病。
同时对心脏病的诊断和治疗也提供了确切的理论依据。
设计符合市场需求的产品是企业生存的根本，利用高科技带来的技术革命去更新医疗器械更是一个巨大的市场机会，我们相信，在未来几年里，家庭化的监护设备必将越来越普及[6]。
2 系统总体设计由于心电信号的微弱性，我们对心电信号的提取具有一定难度。
另外受到50Hz 及其倍频干扰和极化电压的影响，对前置放大器和信号滤波电路的设计提出了更高的要求。
因此在设计前端硬件电路时，要根据信号的特征，选择最佳的器件。
同时便携式设备必须是低功耗设备这限制了多数的微处理器，锂电池供电对信号仅仅用硬件滤波还不能达到分析信号的要求，硬件滤波的一个缺点是，要想获得更好的滤波效果，必须设计更高的阶数，而这无疑会增加系统的体积。
因此还有必要采用软件滤波的方法，这就对处理器的速度和软件的优化提出了更高的要求[7]。
采取软件滤波即设计数字滤波器，数字滤波器有多种，这样就必须寻找一种行之有效的滤波算法。
2.1主要功能本文的目的是通过先进微处理器的应用研究的主要内容是通过将嵌入式技术、数字信号处理技术和信号采集技术的结合，设计一个能够完成信号提取和分析功能的嵌入式心电图监测系统。
主要研究工作如下：(1) 心电图仪的硬件设计：●采集电路：准确提取生理信号，把信号处理为可供采集分析的有效信号；●处理电路：完成信号的采集、滤波、显示、分析和传输等。
(2) 心电图仪的软件设计：●STM32芯片各模块初始化程序；●数字滤波处理程序；●人机交互界面的程序设计；2.2系统设计方案系统原理结构图如图1所示。
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，得到符合要求的心电信号，并送入到STM32的ADC进行AD转换。
为了更好地抑制干扰信号，在电路中还引入了右腿驱动电路。
系统控制芯片采用STM32，TFT-LCD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LCD实时显示和回放，数据通过USB可靠地传输到PC机，以便对心电数据做进一步的分析。
系统主要硬件结构及电路系统主要划分为三大部分：心电采集电路，主要完成心电信号的提取；带通滤波及主放大电路，用于调理采集到的信号，使之符合处理要求；STM32处理电路，完成心电信号的显示和分析功能。
图1 系统原理结构图整个系统有以下几个部分组成：（1）采集电路：主要有前置放大电路、带通滤波电路和主放大电路组成，心电信号由电极获取后送入心电采集电路，经处理后得到符合要求的心电信息。
（2）处理电路：主要完成对心电数据的滤波、陷波、放大、分析、显示和传输控制。
（3）按键电路：完成良好的人机交互。
（4）显示电路：实时显示出心电波形和心电相关信息。
（5）上位机设计：在PC机上处理和显示心电波形。
（6）电源电路：设计稳定可靠的电源电路，为整个系统提供电源，降低系统功耗。
3 便携式心电图仪的硬件设计便携式心电图仪要求具有可移动性和再开发性，不仅便于携带、功能尽可能的完善能够实时对心电信号进行处理，而且要求随着发展可以进一步升级满足人们更多的需求。
本心电图仪集信号的采集、处理、传输三大功能于一体。
对于这些功能，即需要相对独立的模块化设计，又需要良好的协调。
因此，在开发过程中，硬件设备的选择需要考虑这些特定的需求，有针对性的进行器件的选择和设计。
总体电路要遵循：(1) 选择合适的处理器，尽量选择片上系统（System on Chip，SoC）设计硬件系统，减少硬件复杂度并降低成本。
(2) 选择典型电路，按照模块化设计，系统扩展与I/O 的配置充分满足应用系统的功能要求，并留有适当冗余，以便进行二次开发。
(3) 注重软硬件结合，软件能实现的功能尽可能由软件实现，以简化硬件结构，降低能耗和设备成本。
(4) 必须考虑芯片的驱动能力，有必要的可靠性及抗干扰设计它包括去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等[8]。