【正文】 RCC_ClocksTypeDef RCC_Clocks。因此可調(diào)整濾波電路，以達(dá)到更好的放大濾波效果； (2)系統(tǒng)可結(jié)合現(xiàn)在日益成熟的網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)，使得整個(gè)系統(tǒng)具有更多的應(yīng)用空間和應(yīng)用領(lǐng)域。在保證心電數(shù)據(jù)正常傳輸?shù)那闆r下，將波特率設(shè)置為相對(duì)低速而穩(wěn)定的 9600bps，數(shù)據(jù)幀為 8NI 模式 ，即 8 位數(shù)據(jù)位，無(wú)校驗(yàn)位， 1 位停止位 。 ADC 的基準(zhǔn)電壓源由內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源連接到 VCC()上。 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 圖 312 二級(jí)放大后的電路輸入輸出信號(hào)波形 受信號(hào)源幅值、 INA333 共模輸入電壓和輸出信號(hào)電位值的限制，在測(cè)試時(shí)對(duì)放大倍數(shù)做了適當(dāng)修改。 PCB 板整體布局布線的效果如圖 39 所示，該 PCB 為雙層板，總的大小為43mm50mm。 是一款高效率的輸出斷接的同步升壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換效率高達(dá) 95%，開(kāi)啟轉(zhuǎn)換的輸入電壓可低至 1V。標(biāo)準(zhǔn)的 SWD 接口是 5 根線： VCC、SWDIO、 SWCLK、 NRST、 GND。 所有型號(hào)的器件都包含 1 個(gè) 12 位的 ADC、 2 個(gè) DAC 和2 個(gè)超低功耗比較器， 6 個(gè)通用 16 位定時(shí)器和 2 個(gè)基本定時(shí)器。差 分放大方式確保了高的共模抑制比。一般為了抑制零點(diǎn)漂移，提高共模抑制比，應(yīng)該分多級(jí)實(shí)現(xiàn)放大。 硬件 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 框圖如圖 31 所示 ： 前 置 放 大 電 路右 腿 驅(qū) 動(dòng) 電 路高通濾波低通濾波二級(jí)放大M C US T M 3 2 L1 5 1 C 8藍(lán)牙模塊串口通信 心電電極電 源 模 塊R LL AR A 圖 31 心電無(wú)線傳輸 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 如圖 31 所示 ， 在人體右手 (RA)，左手 (LA)和左腿 (LF)任意兩 處放置 心電 電極來(lái)采集人體心電信號(hào)，組成一 路 差分信號(hào)。 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下藍(lán)牙的發(fā)射功率僅為 mW 級(jí) ； (5)藍(lán)牙芯片的成本相對(duì)較低 ， 且有進(jìn)一步下降的趨勢(shì) 。 心電信號(hào)的干擾分析 心電信號(hào)作為心臟電活動(dòng)在人體體表的表現(xiàn)，幅度僅為 10μV~4mV，這導(dǎo)致其極易受到外界環(huán)境的干擾，引起 ECG 信號(hào)的異常。 ST 段：由 QRS 波群結(jié)束到 T 波開(kāi)始的平線， ST 段下降不應(yīng)低于 毫伏。圍繞在心臟周圍的組織和體液都具有導(dǎo)電性，這些微小電流總和就通過(guò)組織及體液傳導(dǎo)反映到體表上來(lái)。自 1978年我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)以來(lái) ， 臨床應(yīng)用逐步深入 ， 成為心血管疾病診斷領(lǐng)域中的實(shí)用、高效、無(wú)創(chuàng)、安全、準(zhǔn)確、可重復(fù)性強(qiáng)的重要檢查方法 [8]。國(guó)際上醫(yī)學(xué)界人士已經(jīng)通過(guò)對(duì)心電信號(hào)的特征、規(guī)律的研究對(duì)部分相關(guān)病變做出早期預(yù)測(cè)和及時(shí)診斷。 2．本人在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中引用他人的觀點(diǎn)和研究成果，均在文中加以注釋或以參考文獻(xiàn)形式列出，對(duì)本文的研究工作做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中注明。 在我國(guó)，因心血管疾病而死亡的人數(shù)占總死亡人數(shù)的 44%， 根據(jù)《 2020 年中國(guó)慢性心臟病年報(bào)》顯示，國(guó)內(nèi)每年近 50%的死亡病例為冠心病，且該數(shù)字在逐年遞增 [2]。 DCG 功能強(qiáng)大，能夠 在較長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)患者的心電狀況 ，能夠檢測(cè)出心律失常和心肌缺血等一些常規(guī) ECG 不易發(fā)現(xiàn)疾病。 (4)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及測(cè)試結(jié)果做了分析與總結(jié)，并提出了系統(tǒng)今后的改進(jìn)方向。它代表兩側(cè)心室?。òㄐ氖议g隔?。┑碾娂?dòng)過(guò)程。臨床上廣泛應(yīng)用的是標(biāo)準(zhǔn) 12 導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)。藍(lán)牙的跳頻速度為 1600hops/s，即每隔 625μs 改變一次通信頻道。 系統(tǒng)硬件總體框圖 該采集傳輸系統(tǒng)總體可分為模擬和數(shù)字兩部分?？稍O(shè)計(jì)高、低通濾波器來(lái)壓縮頻帶，濾除該頻帶以外的干擾信號(hào)。 INA333在其擴(kuò)展的工業(yè)溫度范圍內(nèi)采用自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)來(lái)確保其準(zhǔn)確精度，同時(shí)提供極低的噪聲密度 ( Hz/Vn50 )。 MCU 控制模塊 便攜式醫(yī)學(xué)儀器與傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)儀器設(shè)計(jì)的區(qū)別主要表現(xiàn)在前者高度重視小型化和低功耗設(shè)計(jì) [18]，同時(shí)增強(qiáng)了操作的易用性和通信等功能。 (2) 模塊有 3 個(gè)數(shù)字電源供電引腳， 1 個(gè)模擬電源供電引腳以及相應(yīng)的 接地引腳。 電源模塊 電源模塊是電子設(shè)備較為重要的部分，系統(tǒng)所有芯片能夠正常工作的前提是能夠正確供電。 另外， VCC 的旁路電容必須盡可能近的擺 放在電源旁邊； PCB 板覆銅時(shí)，覆銅面直接與地連接，且模擬地與數(shù)字地分開(kāi)鋪銅。實(shí)驗(yàn)中因?yàn)椴捎昧瞬∪四M器來(lái)模擬病人的心電信號(hào)，沒(méi)有過(guò)多的噪聲干擾，對(duì)于右腿驅(qū)動(dòng)的作用不是十分依賴，于是將取出共模電壓的連接線斷掉，結(jié)果放大正常，如圖 311 所示。 初 始 化 配 置啟 動(dòng) A / D 轉(zhuǎn) 換 開(kāi) 定 時(shí) 器 中 斷讀 取 A / D 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 果結(jié) 束轉(zhuǎn) 換 完 成U A R T 輸 出 數(shù) 據(jù)開(kāi) 始轉(zhuǎn) 換 8 次初 始 化 設(shè) 置 定 時(shí) 5 m sNN 圖 42 心電采集傳輸系統(tǒng)軟件流程圖 經(jīng)過(guò)放大、濾波處理后的心電模擬信號(hào)要實(shí)現(xiàn)傳輸需要將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，因此要完成 A/D 轉(zhuǎn)換。 每次轉(zhuǎn)換完成，轉(zhuǎn)換結(jié)果存放在 ADC_DR 數(shù)據(jù)寄存器當(dāng) 中。 由于系統(tǒng)采用了藍(lán)牙模塊，極大的減少了電線對(duì)病人活動(dòng)范圍的限制，擴(kuò)展了患者的活動(dòng)空間，同時(shí)藍(lán)牙的無(wú)線傳輸 使得心電監(jiān)護(hù)模塊具有實(shí)時(shí)特性。 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure。 unsigned int TRGO_val=0XFF。同時(shí)也感謝他們?cè)谏钪袑?duì)我的關(guān)懷和幫助。 系統(tǒng) 使用 SW 接口進(jìn)行 軟件開(kāi)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 。 精度低的心電圖常用于進(jìn)行心電監(jiān)控以及心率測(cè)量。 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(hào)中有微弱的 P 波、 QRS 波及 T波，信號(hào)較為完整，結(jié)果證明本文所設(shè)計(jì)的電路基本可滿足我們的需求。 本設(shè)計(jì)所選芯片均是貼片封裝的，其中 STM32L15C8 的 48 管腳較為細(xì)密，需要一定的焊接經(jīng)驗(yàn)及焊接工具，所以部分芯片的焊接在實(shí)驗(yàn)室老師的協(xié)助下完成，電 裝好的 PCB 板如圖 310 所示。 靜態(tài) 電僅為超低 7μA，在便攜式系統(tǒng)應(yīng)用中可以延長(zhǎng)電池壽命。 圖 36 SWD 接口電路 藍(lán)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(wú)線收發(fā)系統(tǒng)的低成本、低功耗的小體積藍(lán)牙芯片 HC06。多達(dá) 16K字節(jié)的內(nèi)置 RAM，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不需要外擴(kuò)外部程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器節(jié)約了系統(tǒng)成本。圖 33 所示為前置放大和右腿驅(qū)動(dòng)連接圖。另外，溫漂會(huì)引入直流電壓增益，對(duì)心電信號(hào)產(chǎn)生影響。系統(tǒng)接收 部分 完成的功能是當(dāng) PC 機(jī)藍(lán)牙適配器 接收到信號(hào)后， 通過(guò)上位機(jī)軟件 讀取接收到的信號(hào) 。 與其他無(wú)線傳輸方式相比， 藍(lán)牙模塊具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、 體積小、功耗低等特點(diǎn)，已成為無(wú)線嵌入式醫(yī)療設(shè)備所考慮采用的基本無(wú)線通信技術(shù)之一。 (2)工頻干擾 [14] 人體周圍 時(shí)時(shí)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。同樣，正常人的這一段也是接近基線的。同時(shí)對(duì)心臟病的診斷和治療也提供了確切的理論依據(jù) [10]。 但是面對(duì)居住地分散，數(shù)量龐大的院外人群時(shí)，上述方法便顯現(xiàn)出了不足：設(shè)備體積大，分量重，成本高，不利于普通人的日常性檢測(cè)。 因此， 長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 人 類心臟病的狀況，對(duì)于適時(shí)治療、預(yù)防心臟病突發(fā)死亡，具有十分重要的意義。 以上承諾的法律結(jié)果將完全由本人承擔(dān)！ 作 者 簽 名： 年 月 日長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)健康要求的不斷提高，使得便攜式心電信號(hào)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)越來(lái)越受人們的歡迎。 HC06。 在 1912年他深入研究了正常心電圖的波動(dòng)范圍后，提出了著名的 “ 愛(ài)因托芬三角 ” 理論 [6]。 本文研究?jī)?nèi)容如下： (1)首先 介紹了心電信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理及特征，并對(duì)藍(lán)牙無(wú)線通訊技術(shù)做簡(jiǎn)介分析，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)做了必要的鋪墊 。若超過(guò) ，一般表明 有房室傳導(dǎo)阻滯。 (4)不穩(wěn)定性：人體內(nèi)部各個(gè)器官之間相互影響，又與外部密切關(guān)聯(lián)，所以，無(wú)論內(nèi)部的還是外部的影響，都能引起 ECG 的變化，引起心電信號(hào)的不穩(wěn)定。多參數(shù)病人模擬器如圖 22 所示，其具有如下特點(diǎn)：長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 22 多參數(shù)病人模擬器 (1)高性能，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧 (2)常用設(shè)定均有熱鍵標(biāo)記 (3)12 導(dǎo)聯(lián) ECG (4)呼吸以及溫度選擇 (5)有 創(chuàng)血壓模擬 (6)心輸出量選件 (7)成人及兒科正常竇性節(jié)律 (8)35 種心律失常 (9)ECG 性能測(cè)試波形 (10)ST 段電平輸出 (11)ECG 干擾 (12)起搏器模擬 (13)RS232 接口 藍(lán)牙無(wú)線通訊技術(shù)簡(jiǎn)介 藍(lán)牙技術(shù)是由愛(ài)立信、 IBM、 Intel、諾基亞、東芝等 5 家公司于 1998 年 5月聯(lián)合制定的近距離無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)開(kāi)放的全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 (3)準(zhǔn)確性原則：系統(tǒng)應(yīng)能夠準(zhǔn)確測(cè)量人體微弱的心電信號(hào)，包括必要的抗干擾設(shè)計(jì)，如器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布線、通道隔 離等。 (2)高輸入阻抗、低輸出阻抗：由于心電信號(hào)具有高阻抗性，只有高輸入阻抗的芯片才有可能將信號(hào)失真降到最低。V， G≥100)，極小溫漂 (℃ )，高的共模抑制比 (100dB， G≥100)。其轉(zhuǎn)折頻率為公式 (35)： 1f6FL ????? ? (35) 此二級(jí)放大電路的增益表達(dá)式為： G= R1/R4。主要包括復(fù)位電路、晶振電路和調(diào)試測(cè)試接口等。 藍(lán)牙心電數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是為 MCU 供無(wú)線通信的功能 ， 相當(dāng)于適用于MCU 的 藍(lán)牙適配器 ，可以減少對(duì)監(jiān)測(cè)病人的活動(dòng)限制，為醫(yī)生對(duì)心臟病的診斷提供了第一手的資料，有助于心臟疾病的早期預(yù)防和治療。 在布線上，要注意將電源線畫(huà)的盡可能的寬，一般應(yīng)不低于 18mil，信號(hào)線的寬度及線間距一般不低于 8mil(本 PCB 板采用的是 8mil)，太小的話會(huì)增加在制板過(guò)程中問(wèn)題出現(xiàn)幾率。但是在加入正弦信號(hào)測(cè)試后，發(fā)現(xiàn) INA333 放大倍數(shù)并不是之前所設(shè)置的放大 10 倍。 ARM公司在 2020年將 Keil 公司收購(gòu)，其后推出的基于 uVision界面的 Keil MDKARM，用于調(diào)試 ARM ARM9 以及基于 CortexM、 CortexR4 內(nèi)核的處理器。 (3)設(shè)置 ADC 工作模式。 STM32L151C8 可對(duì)預(yù)處理后的心電信號(hào)完成AD 轉(zhuǎn)換，并通過(guò) UART 串口傳給藍(lán)牙 HC06 無(wú)線傳輸模塊。 最后，謹(jǐn)向所有認(rèn)識(shí)、關(guān)心、支持我，并給予我?guī)椭乃欣蠋?、同學(xué)、朋友、親人以深深的敬意和誠(chéng)摯的謝意！ 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 附 錄 (1) 系統(tǒng)硬件原理圖 (2) 系統(tǒng)初始化及應(yīng)用軟件程序 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 include include include include include include include include define xindian_ADC_CHANNEL ADC_Channel_0 define GPIO_PIN_X GPIO_Pin_0 define xindian_GPIO GPIOA define xindian_GPIO_CLK RCC_AHBPeriph_GPIOA define USART1_TX_GPIO_CLK RCC_AHBPeriph_GPIOA define USART1_RX_GPIO_CLK RCC_AHBPeriph_GPIOA /* Private macro */ /* Private variables */ ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure。 void USART_Config(void)。 衷心地感謝我的同學(xué)和朋友們感謝實(shí)驗(yàn)室的所有師兄師姐們，感謝他們?cè)趯W(xué)習(xí)和生活中給予我的理解、關(guān)懷、幫助和支持。 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 結(jié) 論 隨著人類社會(huì)的發(fā)展，健康問(wèn)題越來(lái)越受人們的關(guān)注。系統(tǒng) 通過(guò) ADC 端口 PA0 讀取放大后