【正文】 ，處理器要有較高的處理速度。 (4) 盡可能減少生產成本：在本系統(tǒng)中，由于多數(shù)屬于家庭使用及野外環(huán)境的不確定性因素較多，對 于普及性的大眾化產品，希望替換成本越低越好，其中處理器的成本占了整個系統(tǒng)的重要的一部分，能夠降低處理器的成本也就從而降低了產品的總成本。所有型號的器件都包含 2 個 12 位的 ADC、 3 個通用 16 位定時器和一個PWM 定時器，還包含標準和先進的通信接口：多達 2 個 I2C 和SPI、 3 個 USART、一個 USB 和一個 CAN。多達 20K 字節(jié)的內置 SRAM， CPU 能以 0 等待周期訪問 (讀 /寫 )。而且由于可用于 ARM 開發(fā)的工具軟件很多，大大加快了項目開發(fā)的速度和效率。這一功能使得可以在不用接 JTAG 燒寫器的情況下根據 USART 接口接收到的數(shù)據來修改FLASH 中的配置參數(shù)，在設備再次啟動時，就會讀取新參數(shù)來進行初始化。 (5) STM32 擁有強大的庫函數(shù)。 USB 開發(fā)工具集。本設計中最小核心系統(tǒng)設計圖如圖 3 所示 。 (3) 芯片上的 BOOT0 和 BOOT1 引腳分別通過跳線帽可選高低電平，以改變芯片啟動模式，其啟動模式具體如下表 1 所示。 人機交互界面 的 設計 人機交互界面是人與機器進行溝通交流的 設備，它可以把人的指令傳入給 MCU，也可以讓設備顯示出我們所想知道的信息。從美觀角度來講，在液晶上不同類型的數(shù)據最好能夠以不同的顏色來區(qū)分。便 攜式式是本系統(tǒng)設計時的一個指標，因此液晶的尺寸不易過大，但也要便于觀察，選擇時要符合實際情況，過大則不便于隨身攜帶，過小則可能出現(xiàn)漢字或數(shù)字不便于觀察等問題。 (5) 價格。本系統(tǒng)用了 5 個按鍵，分別定義為上、下、 左、右、中鍵，前四個按鍵是對設置或訪問的液晶顯示對象進行選擇，中間 是確定鍵，這樣就實現(xiàn)了既可以用 按鍵 功能，也可以用按鍵來實現(xiàn)對系統(tǒng)的設置，按鍵電路的實現(xiàn)比較簡單，這里不再詳述。選擇時一般考慮以下幾點： (1) 增益 由于心電信號非常微弱，均值在 1mV 左右，而采集電壓一般要達到 1V 左右，所以心電放大倍數(shù)在 1000 倍左右。必要時還需要設計 50Hz 工頻干擾抑制電路，通過這樣處理后，得到的信號才可能有診斷價值。 (4) 輸入阻抗 心電信號是微弱的，且具有高阻抗的特性，只有高輸入阻抗才有可能不失真的引出心電信號，不然由于分壓的因素，會極大的衰減心電信號，從 而導致無法正確采集。因此，選用的放大器要特別注意這兩個參數(shù)。從 兩個 電阻結點檢出共模電壓，它經過輔助的反相放大器放大后通過電阻反饋到右腿。濾波器有無源濾波器和有源濾波器兩種。 由 RC 元件與運算放大器組成的濾波器稱為 RC 有源濾波器，其功能是讓一定的頻率范圍內的信號通過，抑制或急劇衰減此頻率范圍以外的信號。保證信號的原形，采用較平坦的巴特沃斯 有源濾波。 圖 8 帶通濾波電路 基于小型化和成本考慮，硬件濾波只用一階高通濾波器和一階低通濾波器，雖然設計了右腿驅動電路，但是仍然有 50Hz 干擾進入電路， 所以本設計增加了 50Hz 陷波電路 ， 如圖 9 所示通過該 方法來濾除工頻干擾，實驗結果表明，通過高低通濾波后 再加上陷波電 路 的信號波形 清晰、特征明顯。 電源管理是指如何將電源有效分配給系統(tǒng)的不同組件。電路如圖 11所示。 軟件開發(fā)平臺 Keil 是德國 Keil 公司（現(xiàn)已并入 ARM 公司）開發(fā)的微控制器軟件開發(fā)平臺，是目前 ARM 內核單片機開發(fā)的主流工具。 uVision3 集成了 C 語言編譯器，宏編譯，鏈接 /定位，以及 HEX 文件產生器。查看和調用 ? 堆 棧窗口：用于查看和修改變量的值， 并且現(xiàn)實當前 函數(shù)調用 。 2. 編寫 C 或者匯編源文件。 軟件系統(tǒng)整體設計 采用模塊化的編程思想，把整個軟件系統(tǒng)化為為多個功能模塊，主程序通過調用各個子程序來完成復雜功能的實現(xiàn)。利用模塊化編程思想分別來實現(xiàn)各個模塊的功能，盡量減少程序之間的耦合性，提高程序之間的內聚性。上位機是運用 LabVIEW 編寫的，其功能是完成數(shù)據的接收和處理，其中主要包括對數(shù)據的接收、顯示和存儲。 STM32 軟件系統(tǒng)設計流程 軟件搭載在硬件上運行的，硬件的資源多少在一定程度上決定了軟件的設計方法和復雜程度。但是這些問題可以通過移植操作系統(tǒng)來解決，操作系統(tǒng)的優(yōu)勢就是屏蔽了具體的硬件細節(jié)，可以讓開發(fā)人員把更多的精力放在應用程序上。還包括設備驅動的描述以及各個外圍模塊的實例，該固件庫可以使得用戶在沒有深入學習外圍模塊規(guī)格手冊的情況下，也能夠使用任何在用戶應用中涉及到 的設備。 參數(shù)設置。 = DISABLE。 ADC_Init(ADC1, amp。 軟件總體 流程圖 軟件設計流程分為兩個大的方面，分別對應兩個個界面： 第一個界面心電圖顯示界面，按鍵有上、下、左、右、中五個按鍵，按鍵功能分配 如下：上、下按鍵控制波形縱向移動和幅值的變化，左右鍵是調節(jié)波形在時間上的周期變化，中間按鍵是切換鍵，切換上下鍵控制幅值變化還是縱向移動。程序流程框圖如 14 所示 。 濾波算法實際上就是用 C 語言來實現(xiàn)差分方程，為敘述方面，把方程列出如下： yBP(n)= yBP(n4)+ x(n) x(n20) (1) yAP(n)= x (n98) (2) yBS(n)= yAP(n)yBP(n) (3) 可見關鍵是實現(xiàn)差分方程 (1)，有式 (2)和 (3)看出，當前輸出與以前數(shù)據狀態(tài)有關，因此需要開辟緩沖區(qū)來存放以前的數(shù)據，這里開辟三個緩沖區(qū) Buff_bp[4]、 Buff_ap[98]和 Buff_x[20]分別存放 yBP(n4)、 yAP(n98)、 x(n20)的數(shù)據。 圖 15 濾波流程圖 液晶 程序設計 在本系統(tǒng)中 采用彩色 TFT 液晶，波形顯示清晰，界面良好。并且 STM32 自帶 FSMC 方式控制 TFTLCD 的實例，只需做一些相應的修改就可應用到本系統(tǒng)中 。針對第一個問題，實際上就是把電壓值轉換成點的坐標。 5 系統(tǒng)調試結果及誤差分析 經過軟硬件的設計和制作，完成了基本的構架，但是還需 經一部的調試和分析才能進一步的完善該系統(tǒng) 。 JLink 是 調試 ARM 嵌入式系統(tǒng)的常用工具。 測量調試以及分析 調試過程中需要對該電路的每一模塊逐步進行調試，使其完成各自的目標指數(shù)后方可整體聯(lián)立進行綜合調試 。 ? 共模抑制比 測量方法：兩輸入端輸入 50Hz 共模信號，測量輸出端對地電壓。 (2)帶通濾波電路測試 測量方法：實際測量中，輸入一定電壓 幅度的正弦波，調節(jié)其頻率，觀察輸出電壓幅度的變化。 圖 16 陷波電路實際效果 濾波 算法測試 由前述可知，通過前置放大，高通低通濾波以及陷波電路和放大電路后，用示波器觀 察出來的波形如圖 17(a)所示。從整體測試結果看，該系統(tǒng)較好的完成了預期的設想，能夠較正確的從人體上采集信號并加以處理與 顯示。 針對目前市場上的便攜式心電圖儀器價格昂貴、功能復雜，攜帶不方便 的局限性，本文設計了一種基于 STM32 芯片能夠實時監(jiān)控并且價格低廉的便攜式心電信號采集儀。 (2) 對于信號的濾波和檢測，本系統(tǒng)功能還不夠強大，還不能很精確的識別出信號的多種 特征。目前這個領域非常活躍，也是個充滿挑戰(zhàn)的課題，有待進一步深入研究。 基于 STM32 的便攜式心電圖儀設計 34 參考文獻 [1] 劉澤霖．血栓性疾病的診斷與治療 [M]．人民衛(wèi)生出版社， 2020： 45． [2] 金偉著．金氏脈學 [M]．山東科學技術出版社， 2020： 2525． [3] 陳國偉，伍貴富． 21世紀心血管疾病研究展望 [J]．新醫(yī)學， 2020：32(8)： 455473． [4] 許克誠．臨床心電圖學教程 [M]．北京 :人民衛(wèi)生出版社， 1999：139149． [5] 巴德年主編，楊子彬 [冊 ]主編．生物醫(yī)學工程學 [M]．黑龍江科學技術出版社， 2020： 8081． [6] 張開滋，劉海樣，吳杰心電信息學 [J]．北京 :科學技術文獻出版社，1998： 4650． [7] 余學飛．醫(yī)學電子儀器原理與設計 [M]．廣州 :華南理工大學出版社，2020． [8] 周立功． ARM 嵌入式系統(tǒng)基礎教程 [M]．北京：北京航空航天大學出版社， 2020： 3071． [9] 高有堂 . 電子電路設計制板與仿真 PROTEL DXP[M]．鄭州 ： 鄭州大學出版社 ， 2020： 43189. [11] 周靜．心電信號中工頻干擾的消除 [J]．生物工程醫(yī)學研究， 2020，22(4)： 6164． [12] 王大雄，王國鈞．基于嵌入式微機的便攜心電監(jiān)護儀設計 [J]．航天醫(yī)學與醫(yī)學工程， 2020， 18(3)： 196200． [13] 胡廣書 .數(shù)字信號處理 理論、算法與實現(xiàn) [M]. 清華大學出版社 . 2020:7585. [14] 徐冰俏．基于 Intemet 的家庭心電監(jiān)護系統(tǒng)研究 [J]．浙江大學碩士學位論文， 2020： 5657.