【正文】 時對心臟病的診斷和治療也提供了確切的理論依據(jù) [10]。 圖 21 一個周期的 ECG 波形 心電圖的典型間期和典型段 [12]（其中“間期”指時間間隔，而“段”則指波形本身）論述如下： P 波：反映兩心房去極化過程的電位變化，左右心房除極波，前部代表右心房激動，后部代表左心房激動。這一期間隨著年齡的增長而有加長的趨勢。 QRS 波的形態(tài)、振幅和時間所包含的心臟信息極為豐富，迄今仍有大量的有用信息尚未被認識，有待進一步探討。同樣，正常人的這一段也是接近基線的。同時從功率譜上可以得出，心電信號的能量大部分集中在 QRS 期間，其頻率峰值一般為 10~20Hz， 在信號的中、高頻 率區(qū)。 (5)隨機性：人體由于周圍環(huán)境的影響，不可避免的會受到各種各樣的外界干擾而使心電信號發(fā)生變化，從而造成心電信號的隨機性。所以這里采取測量其中比較有代表性的 3 電長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 6 極 標準 I 導(dǎo)聯(lián)，表現(xiàn) 兩個電極測量點之間的電位差變化。 (2)工頻干擾 [14] 人體周圍 時時刻刻 都存在著工頻干擾，主要是 50Hz 電源干擾及其 高次諧波干擾。 (4)電極接觸噪聲 電極與皮膚表面一般要涂抹導(dǎo)電膏并進行適當?shù)?固定，以防止電極與皮膚表面的接觸發(fā)生松動或脫落，從而防止接觸阻抗的變化。其實質(zhì)內(nèi)容是為固定設(shè)備或移動設(shè)備建立通用的無線電空中接口（ Radio Air Interface），將通信技術(shù)與計算機技術(shù)進一步結(jié)合起來，提供一種低價位、低功耗、可替代電纜的無線數(shù)據(jù)和語音鏈路，使設(shè)備能 在近距離范圍內(nèi)實現(xiàn)相互通信或操作 [16]。 本系統(tǒng)中采用藍牙技術(shù)主要是基于以下幾 點考慮 ： (1)用藍牙無線鏈路替代電纜 ， 實現(xiàn)透明數(shù)據(jù)傳輸是藍牙的典型應(yīng)用 之一； (2)藍牙技術(shù)提供快速、安全語音和數(shù)據(jù)傳輸，通訊范圍高達 10 米； (3)通過采用錯誤糾正方法保護數(shù)據(jù)； (4)藍牙微功率的特性對醫(yī)療儀器的干擾微乎其微 ， 也不會對人體健康產(chǎn)生影響 。 與其他無線傳輸方式相比， 藍牙模塊具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、 體積小、功耗低等特點，已成為無線嵌入式醫(yī)療設(shè)備所考慮采用的基本無線通信技術(shù)之一。作為一種典型的嵌入式應(yīng)用，本論文設(shè)計的心電傳輸模塊要求具有低功耗、 便攜式特點 ，能夠?qū)π碾娦盘栠M行無線傳輸。 (4)可靠性原則：盡可能選擇典型電路，模塊化設(shè)計，軟硬件結(jié)合，以降低能耗。數(shù)據(jù)處理部分包括 STM32L 處理器模塊及其 A/D 轉(zhuǎn)換、串口通信、上位機顯示軟件和電源管理模塊等。系統(tǒng)接收 部分 完成的功能是當 PC 機藍牙適配器 接收到信號后， 通過上位機軟件 讀取接收到的信號 。該放大器的輸入電路相對于人體來說應(yīng)具有保護機制，以防止電流通過電纜串擾到人體，對人體造成危害。放大器的輸出電路功能是用來驅(qū)動其負載，因此必須具有非常低的輸出阻抗。 5mV 為心電電壓最大幅值 (其選用 MCU 自帶的 AD 轉(zhuǎn)換模塊長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 11 的輸入電壓范圍為 ， 參考電壓 )，所以需對信號做約 330 倍的放大。另外，溫漂會引入直流電壓增益，對心電信號產(chǎn)生影響。它在輸入兩通道內(nèi)部集成了射頻濾波電路。其可在低至 (177。精密儀表放大器 INA333 作為前置放大器，再輔以合理的其他電路來充分發(fā)揮其作用。圖 33 所示為前置放大和右腿驅(qū)動連接圖。由于所選 OPA3 OPA2330系列放大器均采用單電源供電，其參考電壓為 ，接入兩個放大器的正輸入端。按設(shè)計要求，二級放大電路的放大倍數(shù)取 33 倍，據(jù)此得到電阻 R1=330KΩ ， R4=10KΩ。 STM32L151 系列是高性能的 ARM CortexM3 32 位 RISC 內(nèi)核的微控制器，具有超低功耗，供電范圍在 ，工作頻率為 32MHz，內(nèi)置高速存儲器 (高達 128K 字節(jié)的 FLASH 和 16K 字節(jié)的 RAM)，豐富的增強 I/O 端口和連接到兩條 APB 總線的外設(shè) 。多達 16K字節(jié)的內(nèi)置 RAM，所以在系統(tǒng)設(shè)計中不需要外擴外部程序、數(shù)據(jù)存儲器節(jié)約了系統(tǒng)成本。 本設(shè)計采用 STM32L151C8 為主控芯片。圖 35 是 STM32L151C8 的基本外圍電路。 STM32L151C8 有一個內(nèi)置 SWD 調(diào)試接口，通過這個接口可以控制芯片并長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 15 獲取內(nèi)部信息，主要用于芯片下載調(diào)試。 圖 36 SWD 接口電路 藍牙 RF 模塊 根據(jù)第二章分析，本文采用了廣州匯承信息科技有限公司的高性能無線收發(fā)系統(tǒng)的低成本、低功耗的小體積藍牙芯片 HC06。 HC06 的外圍電路如圖 37 所示。 用戶端將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng) MCU 處理后通過 串 口傳輸給藍牙模塊 ， 藍牙模塊將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)樘厥獾乃{牙 RF 信號以無線方式發(fā)送出 去。 本系統(tǒng)由電源芯片 構(gòu)成電源模塊。 靜態(tài) 電僅為超低 7μA，在便攜式系統(tǒng)應(yīng)用中可以延長電池壽命。 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 17 圖 38 電路連接圖 PCB 設(shè)計 PCB 設(shè)計 一塊優(yōu)秀的 PCB 板，除了電氣連接正確、符合設(shè)計者意圖之外，還要考慮到其信號完整性 (SI)、電磁干擾 (EMI)、模擬信號與數(shù)字信號的隔離和大功率芯片的散熱等問題，同時 PCB 板的美觀性也是一項值得注意的問題，這具體主要表現(xiàn)在 PCB 板的布局布線上 [20]。 PCB 板應(yīng)避免使用長的電源走線，信號線長盡量短，線上、焊盤上不可以打孔。同時應(yīng)在 PCB 板上相應(yīng)位置打一些必要的測試孔，以便將來系統(tǒng)調(diào)試作為系統(tǒng)測試點。 本設(shè)計所選芯片均是貼片封裝的，其中 STM32L15C8 的 48 管腳較為細密，需要一定的焊接經(jīng)驗及焊接工具，所以部分芯片的焊接在實驗室老師的協(xié)助下完成，電 裝好的 PCB 板如圖 310 所示。上電后，用萬用表測試 PCB 板上的電源輸出端口，顯示電壓輸出 ，供電正常。經(jīng)過仔細分析后發(fā)現(xiàn)問題：設(shè)計中在 INA333 的增益調(diào)節(jié)電阻處引出人體共模電壓，然后將其直接接入右腿驅(qū)動電路中 OPA2330 的一路反相放大電路。 對后級濾波、放大電路的調(diào)試時，由于前級電路已經(jīng)焊接好，無法進行單獨的二級放大測試，所以單獨在一塊板子上進行了低通放大測試，放大倍數(shù)為 100倍，結(jié)果如圖 312 所示。 圖 313 放大、濾波后輸出的心電波形 從圖 313 可以看出，我們采集到的心電信號中有微弱的 P 波、 QRS 波及 T波，信號較為完整，結(jié)果證明本文所設(shè)計的電路基本可滿足我們的需求。經(jīng)測試，本文所設(shè)計的硬件系統(tǒng)基本符合設(shè)計要求。其功能特點主要包括以下幾個方面： (1)完美的支持 ARM ARM CortexM、 CortexR4 系列的處理器； (2)符合 CMSIS (Cortex 微控制器軟件接口標準 )； (3)性能分析器和執(zhí)行分析工具可使程序得到最優(yōu)化； (4)提供完善的 GUI 庫方便帶 圖形用戶接口的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)； (5)具有帶標準驅(qū)動類的 USB 主機棧和 USB 設(shè)備； (6) TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)套件提供多種的協(xié)議及應(yīng)用； (7)靈活的窗口管理系統(tǒng)。 通過內(nèi)部連接的通用定時器產(chǎn)生的中斷觸發(fā) ADC 開始轉(zhuǎn)換 ，并由 模擬多路選擇器選取 MCU 的 ADC 的輸入通道。 精度低的心電圖常用于進行心電監(jiān)控以及心率測量。 其 ADC 軟件設(shè)置步驟如下 ： (1)引腳配置。 (4)開啟 AD 轉(zhuǎn)換功能 ， 執(zhí)行 AD 校準。將 STM32L151C8 的 PA9 和PA10 端口初始化設(shè)置為串口輸出狀態(tài)， 并 合理的設(shè)置 通信格式與波特率 ，以 完成 UART 口至藍 牙 接口 的 數(shù)據(jù) 傳輸 。 系統(tǒng) 使用 SW 接口進行 軟件開發(fā)和調(diào)試 ， 所以在連接好 JLink 下載器 后需在Keil 界面中主菜單 ProjectOptions for TargetDebugSetting 設(shè)置 SWD 下載接口， 如圖 44 所示 。目前為止，心臟類疾病仍是威脅人類健康的首要疾病。其傳出 RF 數(shù)據(jù)經(jīng)由電腦的藍牙適配器接受，并通過串口調(diào)試軟件顯示。 盡管本文的設(shè)計基本滿足了心電監(jiān)護系統(tǒng)的要求，具有較廣闊的應(yīng)用前景，但還是存在諸多改進之處： (1)系統(tǒng)采用一階低通濾波電路進行低通濾波及二級放大，其頻帶變化緩慢，且實際電容電阻數(shù)值可能有誤差。同時也感謝他們在生活中對我的關(guān)懷和幫助。 深深感謝含辛茹苦養(yǎng)育我的父母，他們的含辛茹苦、無私關(guān)愛與默默支持是 我學(xué)業(yè)生涯背后溫暖的港灣，千言萬語道不盡他們給我的最偉大的愛。 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure。 static __IO uint32_t TimingDelay。 unsigned int TRGO_val=0XFF。 void TIM2IRQHandler(void)。 void TIM2_Config(void)。 unsigned int i。 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure。感謝審閱本論 文的所有老師，感謝他們在審閱過程中所付出的辛勤勞動。正是在他們的正確引導(dǎo)和熱情關(guān)懷下，我才能一步步成長至今。 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 27 參考文獻 [1] 趙龍鳳，陳賢祥，任仁，夏善紅 .基于藍牙的便攜式心電監(jiān)護系統(tǒng)的設(shè)計 [J].科學(xué)技術(shù)與工程， 2020， 11(17)： . 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