【正文】 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)流程圖 如 圖 51 所示。為了達(dá)到系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)。只需要對該顯示器的點(diǎn)進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù) ,便可出現(xiàn)彩色的文字或者圖形。 具備 2 頁顯示頁面，切換不閃爍，編程簡單。例如，在試驗(yàn)現(xiàn)場用 16 位精度的數(shù)據(jù)記錄儀記錄傳感器產(chǎn)生的信號，而在數(shù)據(jù)回放時(shí)卻使用 8 位精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，那么最終可能達(dá)不到模擬試驗(yàn)現(xiàn)場的目的。 數(shù)據(jù)回放電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1）數(shù)據(jù)回放系統(tǒng)原理 本系統(tǒng)的基本原理如圖 412 所示。 MSP430 與 SD 卡的接口 設(shè)計(jì) SD 卡有 9 個引腳，支持兩種串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，即 SD(Multimedia Card)模式和SPI(Serial Peripheral Interface)模式。大小猶如一張 郵票 的 SD 記憶卡 ，重量只有 2 克，但卻擁有高記憶容量、快速 數(shù)據(jù)傳輸率 、極大的移動 靈活性 以及很好的安全性。本系統(tǒng)實(shí) 際采用的電路就是這種雙 T網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的帶阻濾波器，如圖 410所示，運(yùn)算放大器仍選用的是 OP07。即若 Y1=Y3=SC,Y2=Y4=1/R,就可 以得到二階有源高通濾波器，由于二階高通 濾波器與二階低通濾波器在電路結(jié)構(gòu)上存在對稱性，他們的傳遞函數(shù)也存在對偶關(guān)系，可得高通濾波器的傳遞函數(shù)為： 武漢工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 19 2020222222 13)( ?? ??????? sQsKsCRsRCKs KssA uf （ 411） 當(dāng)?shù)屯ê透咄V波電路串聯(lián)，可以構(gòu)成帶通濾波電路，條件是低通濾波器的截止角頻率大于高通濾波電路的截止角頻率，兩者覆蓋的通帶就提供了一個帶通響應(yīng)。 圖 46 右腿驅(qū)動電路 濾波電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)濾波理論 模擬濾波器類型由低通、高通、帶通、帶阻以及全通等，濾波電路傳遞函數(shù)一般采用復(fù)頻率表示方式，既 S域法。由圖 45，右腿不直接接地而是接到輔助運(yùn)算放大器 U10的輸出?？傊爸梅糯笃鞯倪x擇要從高共模抑制比、高輸入阻抗、低噪聲和低溫漂這幾個方面著手。 (1)心電測量中，皮膚和電極接觸將引起極化電壓，如果兩個電極完全對稱， 這種極化電壓數(shù)值和相位相同，將作為直流共模信號輸入到心電放大器；無處不在的工頻干擾也是一種共模干擾。由于 OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對于 OP07A最大為 75μ V），所以 OP07在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。 心電檢測 電 路的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 心電檢測電路總體結(jié)構(gòu)如圖 41所示： 圖 41 心電檢測 電路總體結(jié)構(gòu) 由于心電信 號是微弱信號，所以設(shè)置前置放大器用來放大心電信號；為了抑制基線漂移，設(shè)置了 高通濾波；由于心電信號屬于低頻信號，設(shè)置了二階低通巴特沃斯濾波器，消除 100 Hz 以上的高頻成分；為了消除 50 Hz 工頻干擾，設(shè)置 50 Hz 雙 T 陷波電路；為了心電信號不失真，設(shè)計(jì)了電平抬升電路。 心電檢測電路 心電檢測電路包括對采集到的心電信號進(jìn)行初步放大、濾波、電平抬升等處理。在系統(tǒng)中共有一種活動模式（ AM）和五種低功耗模式（ LPM0~LPM4）。 首先， MSP430 系列單片機(jī)的電源電壓采用的是 電壓。 MSP430 單片機(jī)簡介 MSP430 系列單片 機(jī)是美國 德州儀器 （ TI） 1996 年開始推向市場的一種 16 位超低功耗、具有 精簡指令集 （ RISC）的混合信號處理器（ Mixed Signal Processor） 。 結(jié)合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)，心電數(shù)據(jù)的無線傳輸模塊選用 BENQ公司的無線三頻帶模塊M22。 基于 GPRS技術(shù)的心電監(jiān)測系統(tǒng) GPRS是在現(xiàn)有 GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為 GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。目前，市場上運(yùn)用藍(lán)牙、 GSM、 GPRS(無線分組業(yè)務(wù) )、 CDMA等無線移動通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的無線心電監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，但由于受到傳輸距離、無線傳輸頻 率等制約，仍未能形成完善可靠的遠(yuǎn)程在線實(shí)時(shí)監(jiān)測產(chǎn)品。 根據(jù)以上條件，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計(jì)如圖 31 所示。 這 些 生 物 電 活 動 產(chǎn) 生 的 電 位 差 隨 時(shí) 間 變 化 的 曲 線 即 為 肌 電 圖[6](Electromygraphy,EMG)肌電通常是一種快速的電變化，其振幅為 20uV～ 50uV，其頻率范圍為 20～ 50000Hz。這些高頻電磁干擾也可通過測量系統(tǒng)與人體連接的導(dǎo)線引入，可能引起測量結(jié)果的不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)會使測量系統(tǒng)不能工作，必須加以抑制。 心電信號屬生物醫(yī)學(xué)信號，具有如下特點(diǎn)： 武漢工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 6 (1)信號具有近場檢測的特點(diǎn)，離開人體表微小的距離，就基本上檢測不到信號； (2)心電信號通常比較微弱，至多為 mV 量級； (3)屬低頻信號，且能量主要在幾百赫茲以下； (4)干擾特別強(qiáng)。心電圖反映了心臟興奮 (除極 )的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和恢復(fù)過程中的生物電變化。 （ 5） T 波：代表心室肌激動后 恢復(fù)過程產(chǎn)生的電位變化過程 ,占時(shí)較長，約有~。但心肌細(xì)胞在受到激動而發(fā)生除極和復(fù)極的過程中會形成電位差，從而產(chǎn)生電流。相信不久的將來，中國將 成為 無線 心電 監(jiān)測系統(tǒng) 的主要研發(fā)生產(chǎn)國家 [4]。 2020 年 1 月 11 月起在日本 關(guān)東上市， 2020 年夏天在日本全國上市?！癛AC3103”價(jià)格為 95 萬日元 (約合 7917 美元 )。它將既可用于門診病人診斷、住院病人監(jiān)護(hù)，又可用于居家動態(tài)監(jiān) 測。第二、信息與醫(yī)療技術(shù)緊密地結(jié)合在一起。心臟病已成為嚴(yán)重威脅人們健康和生命的三大主要疾病之一 [1]。 the storage of digital ECG signal using the SD card。 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 題 目： 無線心電監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 專 業(yè) 班 級： 電子信息工程 02 班 學(xué) 號 : 姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 教授 學(xué) 院 名 稱： 電氣信息學(xué)院 2020年 5 月 25 日 無線心電監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) the Design of Wireless ECG Monitoring System 學(xué) 生 姓 名 : 指 導(dǎo) 教 師 : 武漢工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 I 摘 要 本文設(shè)計(jì)一種無線心電監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能測量、存儲、回放、分析病人的心臟跳動情況，而且能在心電不正常時(shí)，自動向預(yù)約醫(yī)療單位發(fā)出遠(yuǎn)程報(bào)警信息。 graphics playback using a NI PCI6731 digital to analog conversion card (remote) and TFT color LCD display (native) Remote。 我們?nèi)粘Ｓ龅降男碾姳O(jiān)測系統(tǒng)往往是在醫(yī)院見到的大型心電檢測工作站，這種工作站在處理速度、存儲能力以及分析能力上占有比較大的優(yōu)勢。而心臟病一直是威脅人類生命的頭號殺手，是發(fā)病率和死亡率最高的疾病之一。 因此，本課題接觸生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展前沿，具有重要的理論意義和研究價(jià)值。現(xiàn)在， 無線 心電圖計(jì) “RAC3103”的銷量在3000 臺以上。 “HCG801”的 價(jià)格 比 “RAC3103”便宜 很多 ，但是還是蠻昂貴的，為 36750 日元（約合 350 美 元）。 武漢工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 4 第二章 心電信號的相關(guān)介紹 心電信號的產(chǎn)生 心肌細(xì)胞未受到刺激（處于靜息狀態(tài)）時(shí)存在于細(xì)胞膜內(nèi)、外兩側(cè)的電位差，稱為靜息電位。在身體不同部位放置電極，并連接到記錄儀，便可把這變動著的電位差記錄成曲線，即 心電圖。 （ 6） QT 期間：從 QRS 波起點(diǎn)到 T 波終點(diǎn)間的期間，代表整個心室肌自開始除極到復(fù)極完畢的總時(shí)間。典型的心電圖包括 P波， QRS波， T波， U波， PR間期， QT間期， PR段， ST段等，它們各自具有其特定的生理意義。干擾既來自生物體內(nèi)，如肌電干擾、呼吸干擾等；也來自生物體外，如工頻干擾、信號拾取時(shí)因不良接地等引入的其他外來串?dāng)_等； (5)干擾信號與心電信號本身頻帶重疊 (如 工頻干擾等 )。 (3)電極極化干擾 心電信號的拾取是通過放置在人體體表電極進(jìn)行的，與電極接觸的是電解質(zhì)溶液 (導(dǎo)電膏、汗液或組織液等 )，從而會構(gòu)成一個金屬 —— 電解質(zhì)溶液界面，從而導(dǎo)致電化學(xué)的作用，在二者之間會產(chǎn)生一定的電位差，稱之為極化電壓。經(jīng)專家研究表明，肌電干擾主要集中在 35Hz，且存在較大的個體差異。 圖 31 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖 無線心電監(jiān)測系統(tǒng)主要由心電檢測電路、心電數(shù)據(jù)的存儲電路、心電數(shù)據(jù)的無線發(fā)送MSP430處理器 顯示電路 存儲器電路 心電檢測電路 心電信號 PC 機(jī) 無線接收 模塊 無線發(fā)送模塊 數(shù)據(jù)回放 報(bào)警電路 武漢工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 9 電路、數(shù)據(jù)顯 示、數(shù)據(jù)回放和電源管理等電路構(gòu)成。將無線通信技術(shù)與 Inter網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合成為近年來心電遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)研究的又一熱點(diǎn)，這兩種技術(shù)的結(jié)合，可以彌補(bǔ)單純依靠Inter網(wǎng)時(shí)造成監(jiān)測環(huán)境相對固定的不足，同時(shí)，也可彌補(bǔ)單純依靠無線技術(shù)時(shí)只能將受測者的數(shù)據(jù)在移動監(jiān)測終端之間傳遞從而造成傳輸成本高、數(shù)據(jù)處理分析手段單一等不足[7]。 GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于 偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。該模塊集成有基帶處理器、 FLASH閃存、 RF接口、普通 I／ 0口、通用異步收發(fā)器、SIM卡接口、電池及 LED接口。 稱之為混合信號處理器，是由于其針對實(shí)際應(yīng)用需求，將多個不同功能的 模擬電路 、 數(shù)字電路 模塊和 微處理器 集成在一個芯片上，以提供 “單片 ”解決方案。因而可使其在1MHz 的時(shí)鐘條件下運(yùn)行時(shí)，芯片的電流最低會在 165μA 左右， RAM 保持模式下的最低功耗只有 。在實(shí) 時(shí)時(shí)鐘模式下，可達(dá) ，在 RAM 保持模式下，最低可達(dá) 。 心電檢測 電路的總體設(shè)計(jì)方案 通過前面的分析得出心電信號是一種典型的人體生理信號，具有生物電信號的普遍特征，如幅 度小、頻率低并且易受外界環(huán)境干擾，這為采集和測量帶來了難度。 本系統(tǒng)選用的前置放大器是 AD620A，具有很好的性能，非常適合作為心電信號測量前置放大器，引腳分布如圖 42， 其具體規(guī)格特性如下： (1)電源供應(yīng)范圍：177。 OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低（ OP07A為177。因而所選放大器一定要有很高的共模抑制比 (CMRR)，共模抑制比高能很武漢工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 15 好地抑制干擾。 前置放大器的性能并不是整個實(shí)際電路的性能，還必須輔以合理的電路 結(jié)構(gòu)來充分發(fā)揮前置放大器的作用。從 R43和 R44電阻結(jié)點(diǎn)檢出共模電壓，它經(jīng)過輔助的反相放大器放大后通過電阻 R39反饋到右腿。傳遞函 數(shù)的零、極點(diǎn)決定了該電路具體的濾波類型。 (2)心電信號的帶通濾波器設(shè)計(jì) 圖 48是帶通濾波電路圖，采用兩個運(yùn)放設(shè)計(jì)成二階有源高通和低通濾波電路并組合成帶通濾波，兩個運(yùn)放的增益為 1。 49R = 52R =R， 44C = 45C =C， 46C 、 35C 并聯(lián)為 2C， 50R 、 51R 并聯(lián)為 R/2，設(shè) 53R = 1R ， 54R = 2R ，該電路的傳遞函數(shù)為： 2020202221222221])(1[4 )1()( ?? ? ?? ?????? ?? sQssCRsRCRRRs RCssA uf （ 414） 式中 RC10 ??， 1?K ，])(1[4 1 122 RRRQ