【正文】 晶的操作，只需指定讀寫數(shù)據(jù)的指針就可完成操作，而且提高了訪問速度，避免了用端口模擬時序訪問液晶產(chǎn)生的滯后現(xiàn)象。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基于 STM32 的便攜式心電圖儀設計27系統(tǒng)中。顯示的心電波形有兩個基本要求：一是波形清晰，無斷點，二是波形無明顯失真。在顯示波形時需要解決三個問題：一是把采集到的電壓值轉換成液晶上的高度；二是兩點之間要連續(xù)；三是刷新方式，刷新的一種方法是在波形顯示到屏幕的最右邊時整個波形區(qū)域刷新為空，然后重新從最左邊顯示，另一種方法是邊顯示邊刷新，即在顯示的后邊的一小塊區(qū)域刷新為空，也就是邊顯示邊刪除。相比較而言顯然第二種方法比較好，因為整個區(qū)域刷新是很費時間的問題，有可能影響畫圖的速度，而第二種方法就有效的克服了這個問題，另外從實際效果來看，視覺效果也比較好。針對第一個問題，實際上就是把電壓值轉換成點的坐標。本設計中用液晶 X 軸中間的部分來顯示波形，X 軸坐標值范圍為 60~180，而心電信號的電壓值范圍為 0~2V，則第一個問題轉化為把電壓范圍 0~2 映射到坐標 60~180 的范圍內。為了提高精度可以把電壓范圍在程序內部處理時擴大 100 倍，則轉換精度為 P=200/120=5/3，設轉換后的坐標為 xzb，另外液晶的坐標原點在右上角，則把電壓 Cur_val 的范圍 0~200 轉換到坐標60~180 之間可以用以下公式：xzb=180 －Cur_val*3/5。對于第二個問題解決的辦法是在兩點之間用直線連接起來，這樣就需要把當前點的上一個點的坐標記住，用兩個變量保存設為prxzb、 pryzb。5 系統(tǒng)調試結果及誤差分析經(jīng)過軟硬件的設計和制作，完成了基本的構架，但是還需經(jīng)一部的調試和分析才能進一步的完善該系統(tǒng)。 調試手段為檢驗各模塊是否按要求進行正常工作，借助萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器以及示波器來進行檢測，通過測試結果完成對各個模塊完成功能的評估，對整體練調是一種很好的促進手段?；?STM32 的便攜式心電圖儀設計28當硬件電路正常工作后，我們使用串口調試助手、JLink 進行在線調試。串口調試工具是通過串行通信接口與主控芯片的進行信息交互，其輸出波特率與數(shù)據(jù)幀的格式都可以進行設置，具有使用靈活、操作簡便的特點。JLink 是調試 ARM 嵌入式系統(tǒng)的常用工具。在每一部分程序調試通過后，對所有子程序進行整合編寫出完的主程序。在開發(fā)環(huán)境中完成程序編譯之后，通過 JLink 工具把程序代碼下載到 STM32 處理器中，然后通過程序的調試功能來進行程序的調試。使用 JLink 工具的優(yōu)點是：入門簡單、可以全面的觀察程序中的參數(shù)和微處理器中各個寄存器的值和狀態(tài)，特別適合軟硬件聯(lián)調階段。 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。 采集電路的測試采集電路主要是完成對心電信號的正確提取，主要測試前置放大電路即 AD627 的性能測試，帶通濾波電路測試及陷波電路測試等。 (1)AD620 的性能測試 ? 差模增益 測量方法：差動輸入端，正端接信號源信號，負端接地，輸入信號為 150mV，測量 AD620A 的輸出端對地的電壓，其值為 1020mV。差模增益為 ，與理論計算相一致。 ? 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。輸入 輸出 ，所以，共模增益為：。共模抑制比為：CMRR=10/=104dB。 符合心電儀器設計標準。 (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，調基于 STM32 的便攜式心電圖儀設計29節(jié)其頻率，觀察輸出電壓幅度的變化。測得，信號 65Hz 時開始有幅度衰減，100Hz 時減為原幅度的 1/3，信號低頻在 1Hz 的時候開始衰減， 的時候衰減為原幅度 1/3。 (3)陷波電路測試 測量方法：實際測量中，輸入一定電壓幅度的正弦波，調節(jié)其頻率使輸出頻率為 50Hz，調節(jié)滑動變阻器，觀察輸出電壓幅度的變化，當輸出波形幅值最小最佳。調節(jié)波形如圖 16 所示。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。雖然R 波明顯出來但是很顯然干擾比較大，經(jīng) STM32 處理器經(jīng)行數(shù)據(jù)濾波后產(chǎn)生波形如圖 17(b)所示，該波形明顯優(yōu)越于未經(jīng)處理的波形，由此可見數(shù)字濾波有效 [16]?；?STM32 的便攜式心電圖儀設計30 圖 17(a) 未經(jīng)濾波的波形 圖 17(b) 經(jīng)濾波后的波形 整體測試和結果分析從效果可以看出心電波形顯示正常，波形穩(wěn)定，基本沒有工頻干擾，說明硬件與軟件濾波起到了作用。但波形也顯而易見的與標準的心電圖有一些差距，這與傳感器的精度、位置及硬件電路的設計有關，也與數(shù)字濾波器的算法有一定的關系，還需進一步加以改善。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。基于 STM32 的便攜式心電圖儀設計31圖 18 整體測試波形 基于 STM32 的便攜式心電圖儀設計32結束語本系統(tǒng)實現(xiàn)的是便攜式的小型化的心電監(jiān)護系統(tǒng)，首先調查了市場上的心電圖儀產(chǎn)品，并分析了它們存在的優(yōu)點與不足，并借鑒了它們的優(yōu)勢部分應用到該系統(tǒng)中，研究了他們整體的設計方法，查閱了心電圖儀器的相關電路設計，初步設計出本系統(tǒng)的方案，并探討其實現(xiàn)的可行性。其次是對于芯片的選擇也是非常重要的，本文選用了性價比高的基于 CortexM3 的 STM32 芯片作為微處理器，該 MCU 能夠很好的完成系統(tǒng)所需的功能。在熟悉了軟硬件開發(fā)環(huán)境后，采用模塊化設計，把整個系統(tǒng)化分為多個小模塊并逐步去實現(xiàn)。 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。易攜帶的特性存儲數(shù)據(jù)，能夠完成長時間的心電監(jiān)測，并選用 TFTLCD 彩色液晶進行實時心電波形顯示，通過按鍵使該系統(tǒng)具有良好的人機交互界面。由于時間和精力等方面的限制，本系統(tǒng)還有需要進一步完善： (1) 提高前端采集電路的精度。要想對心電信號做更進一步的分析，必須把更多的心電信 息采集出來，而本設計的前端電路丟失了一些細節(jié)信息。 (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?？梢钥紤]采用小波變換來處理，而關于波形檢測的理論和實踐在本領域還是有很多難度，目前就有很多的專家學者在研究此類問題。 (3) 對于數(shù)據(jù)的傳輸和處理，一是可以考慮用互聯(lián)網(wǎng)傳輸，這樣更加方便快捷。二是利用 計算機強大的數(shù)據(jù)處理能力結合神經(jīng)網(wǎng)絡等處理方法，這樣系統(tǒng)就有了自主診斷功能。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33總之，隨著科技的日新月異，人們生活水平的不斷提高，人們物質生活的層次逐步提高，對待健康與保健的重視程度越來越強，這就為醫(yī)療器械的發(fā)展帶來了極大的機遇，利用高科技帶來的技術革命去更新醫(yī)療器械更是一個巨大的市場機會。目前各大醫(yī)療器械廠商不斷推出新式的醫(yī)療設備，而便攜式、家庭化的無疑更具有競爭力，也符合人們目前的消費需求與理念。我們相信，在未來幾年里，家庭化、便攜式的醫(yī)療監(jiān)護設備必將越來越普及。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，2022：45． [2] 金偉著．金氏脈學[M]．山東科學技術出版社，2022：2525． [3] 陳國偉，伍貴富．21 世紀心血管疾病研究展望[J]．新醫(yī)學，2022：32(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，2022：8081． [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，2022． [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，2022：3071．[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，2022：43189.[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，2022，22(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，2022，18(3)：196200．[13] 理論、算法與實現(xiàn)[M]. 清華大學出版社. 2022:7585.[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，2022：5657.基于 STM32 的便攜式心電圖儀設計