【正文】 第 3 章 心電信號檢測電路硬件設計 ................................................................................. 8 心電信號檢測電路的設計要求 ............................................................................. 8 心電信號檢測電路總體框架 ................................................................................. 8 檢測電路設計 .......................................................................................................... 9 芯片選型 ........................................................................................................ 9 前置放大電路設計 ...................................................................................... 10 右腿驅動電路 .............................................................................................. 11 帶通濾 波電路 .............................................................................................. 12 陷波電路 ...................................................................................................... 14 電平抬升電路 .............................................................................................. 15 心電信號整形電路 ...................................................................................... 16 第 4 章 控制、顯示電路設計 ........................................................................................... 18 中央處理器及其外圍模塊 ................................................................................... 18 單片機概述 ................................................................................... 18 單片機輔助電路 ........................................................................... 19 顯示模塊及其電路設計 ....................................................................................... 20 數(shù)碼管顯示模塊 .......................................................................................... 20 顯示模塊電路連接 ............................................................................................. 21 軟件部分設計 ....................................................................................................... 22 keil 開發(fā)軟件簡介 ....................................................................................... 22 軟件設計框圖 .............................................................................................. 23 顯示程序 ...................................................................................................... 23 第 5 章 總結與展望 ........................................................................................................... 26 總結 ....................................................................................................................... 26 展望與未來 ........................................................................................................... 26 參考文獻 ............................................................................................................................. 28 致謝 ..................................................................................................................................... 29 附錄 A 外文資料翻譯 ...................................................................................................... 30 英文 .................................................................................................................... 30 譯文 .................................................................................................................... 40 附錄 B 整體圖 .................................................................................................................... 47 整體硬件電路圖 ................................................................................................. 47 心率顯示仿真圖 ................................................................................................. 47 石家 莊鐵道大學畢業(yè) 設計 1 第 1章 緒論 心電信號具有振幅、相位、頻率 等特征，能夠應用于臨床醫(yī)療的生物電信號 。他們 采用的具體方法是： 肌肉組織 通過神經(jīng)同 心臟連接， 當 心臟跳動時，與心臟連接的 腓腸肌 也 發(fā)生收縮。 Einthoven教授用這 臺 心電圖機 所 記錄出 的 周期 性 的心臟 電勢 變化曲線命名為心電圖 ，成為心電圖的首創(chuàng)者 。 1898 年 Wenkebach在脈搏心律失常的實驗中 提出 石家 莊鐵道大學畢業(yè) 設計 2 “文氏現(xiàn)象 ”， 即房室間傳導時阻滯 的現(xiàn)象 。利用陰極射線管 原理 制成的心電圖機 [3] 解決的不能長時間觀察心電圖形的問題 。歐美國家 在醫(yī)療設備構想方面走在前列，他們最先提出醫(yī)療設備的 的小型化、家用化和建立遠程醫(yī)療 的構想 。 石家 莊鐵道大學畢業(yè) 設計 3 心血管類疾病 是國民日常生活中應當 重點 預防 ， 因為這類疾病 具有突發(fā)性，難以預測性，高度危險性，如果不能及時發(fā)現(xiàn)并加以治療很有可能導致患者死亡。其內(nèi)部排列有序的肌原纖維使得普通工作心肌細胞 在興奮和傳導之外還具有較強的收縮 性。處于極化和復極化的心肌細胞除與處于靜止狀態(tài)的鄰近細胞膜構成一對電偶，置于體表心電檢測設備能夠將極化 —復極化變化過程測出來。 QRS 波群其最大振幅不超過 5mV ，寬度 ? 。 人體 可以 產(chǎn)生 眾多的 生物電信號， 臨床醫(yī)療中 最常使用的 生物信號有：心電、 腦電、和視網(wǎng)膜電等 生物電信號 。常見的干擾源有 很多，比如在日常工作中的 工頻 干擾、 人體呼吸干擾以及人體肌肉收縮引起的干擾 。 石家 莊鐵道大學畢業(yè) 設計 7 肢體導聯(lián) 主要 雙極肢體導聯(lián) Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 和 加壓肢體導聯(lián) aVI、 aVL、 aVF 兩種導連方式 。 (3) 心電信號的整形。 心電信號 前置放大電路 帶通濾波 50HZ 陷波 后置放大電路 示波器 整形電路 89C51 單片機 LCD 顯示心率 石家 莊鐵道大學畢業(yè) 設計 10 圖 32 AD620引腳 AD 公司的 OP07 在心電信號處理方面具有很大的特色，它是一款 低噪聲的單運算放大器集成電路。對于心電干擾信號來說，其為 大小相等，極性相同的共模信號。 圖 34 前置放大電路 前置放大器的增益不能過大，選擇前置放大器的增益 G 10? ，由 AD620A 增益控制方程式：G = 1R ?， 調(diào)節(jié) G1R R Ω?? 。人體的位移電流這時候 通過右腿驅動電路流入 6R 后經(jīng)過 輔助放大器的輸出 ，而不再直接流入地 。 選取電容為 1uF ， H 100Hzf ? ，可知電阻 89RR? 且阻值 附近。高通濾波器仿真波特圖如圖 310 所示。 石家 莊鐵道大學畢業(yè) 設計 16 圖 313 電平抬升電路 整形電路的作用是將脈動的直流信號轉成方波信號，便于單片機對信號的處理，即心率的計算。 石家 莊鐵道大學畢業(yè) 設計 17 CON 為電壓控制端口。 圖 315 施密特觸發(fā)器 圖 316 整形電路仿真波形 石家 莊鐵道大學畢業(yè) 設計 18 第 4章 控制、顯示電路設計 中央處理器及其外圍模塊 AT89C51 高性能 8 位 CMOS 單片機 ， 。 P1 口： 當 P1 口 作為輸入口使用時，其必須被掛接高電位。當 P3 口 被置為高電位時，其 內(nèi)部 被上拉為高電平 。 AT89C51 的一個有點是其對外部額外接入的時鐘信號的 脈寬 沒有特別限制 ， 但是外部接入的時鐘信號其脈沖電平必須高于單片機所要求的幅度 ，原因是 輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器。如圖 43 所示： 圖 43 AT89C51時鐘電路原理圖 顯示模塊及其電路設計 LED 數(shù)碼管 有 4 個 8 字形放光管組成，每個發(fā)光管有 8 段。控制 數(shù)碼管公共 的 COM端， 就能夠使得各個字段輪流顯示字符 。此外使用該軟件編程時，用戶可以用 C 語言編程。 //數(shù)碼管選定位 sbit P2_1=P2^1。 //設定多長時間計算一次 void display()。 //計數(shù)時間為 10ms TL0=(6553610000)%256。 counter=0。 } void display() //數(shù)碼管顯示函數(shù) { GE=ECG%10。 P2_1=1。 P2_3=1。其中心電信號調(diào)理部分分為信號的放大，濾波和整形。主要 原因在于心電信號檢測過程 復雜 ，目前 很難用 一套算法 來實現(xiàn)自動化檢測、分析心電信號的目的。 (4)采集和存儲 數(shù)據(jù)標準化 目前各國