【正文】 增益的常規(guī)設(shè)計(jì)要求心電在正常輸入時(shí)，即輸入為lmv時(shí)，輸出電平達(dá)到1v左右(A/D轉(zhuǎn)換器的最大輸入電壓為33v)，所以心電放大器的放大倍數(shù)很高,為1000倍左右頻率響應(yīng)～100Hz， Hz～40Hz所以，要求心電放大器在此頻率范圍內(nèi)必須不失真地放大所檢測(cè)的各種心電信號(hào)，為了減少不需要的帶外噪聲，心電信號(hào)用高通和低通濾波器來(lái)壓縮通頻帶，經(jīng)過(guò)這樣的心電放大器心電信號(hào)才具有可靠的診斷價(jià)值。其變化可視為一個(gè)加在心電信號(hào)上的與呼吸頻率同頻率的正弦分量，～%。肌電干擾可視為瞬時(shí)發(fā)生的零均值帶限噪聲，主要能量集中在30Hz～300Hz范圍內(nèi)。肌電干擾(EMG)肌電干擾來(lái)自于人體的肌肉顫動(dòng)，肌肉運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生毫伏級(jí)電勢(shì)。這種瞬態(tài)過(guò)度過(guò)程可發(fā)生一次或多次，其持續(xù)時(shí)間一般為1秒左右，幅值可達(dá)記錄儀的最大值。其連接不好可能是瞬時(shí)的，如病人的運(yùn)動(dòng)或震動(dòng)導(dǎo)致松動(dòng)，也可能是固定的，檢測(cè)系統(tǒng)不斷的開關(guān)，放大器輸入端連接不好等。 Hz～100Hz，而90%～36Hz以內(nèi)。但當(dāng)電極長(zhǎng)時(shí)間(通常指24h以上)使用時(shí)，我們不僅要求電極要有良好的電性能，還要具有良好的粘貼性能，以達(dá)到記錄出高質(zhì)量心電圖的目的。電極對(duì)動(dòng)態(tài)心電圖采集記錄心電信號(hào)的質(zhì)量至關(guān)重要，采用電極應(yīng)貼附力強(qiáng)、透氣性好、吸汗、電極導(dǎo)電性能好、極化電壓低的優(yōu)質(zhì)電極，同時(shí)需要注意對(duì)皮膚的刺激性大小，透氣性能能因素。在實(shí)踐中，通常將電極測(cè)量生物電位變化時(shí)，看成是在電極—電介質(zhì)界面上發(fā)生了從離子導(dǎo)電向電子導(dǎo)電的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，有助于對(duì)電極的電參數(shù)的認(rèn)識(shí)，可指導(dǎo)怎樣設(shè)計(jì)與正確使用電極。由RA、LA接入電路提取心電信號(hào)，并附以右腿驅(qū)動(dòng)部分。 便攜式心電儀導(dǎo)聯(lián)由于該系統(tǒng)是基于單片機(jī)的便攜式設(shè)計(jì)不可能采用常規(guī)的12導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)，那樣既笨重又繁瑣，所以便攜式心電儀應(yīng)該有自己的特點(diǎn)，但又同時(shí)能實(shí)現(xiàn)自己的測(cè)量精度。根據(jù)電極放置部位的不同，可組成各種導(dǎo)聯(lián)，各種導(dǎo)聯(lián)的心電圖波形各有特點(diǎn)。T波異常通常有倒置、增高、過(guò)低、增寬等癥狀可用于診斷心肌梗塞、心包炎等癥。T波，代表心室肌激動(dòng)后恢復(fù)過(guò)程產(chǎn)生的電位變化。QRS波時(shí)間在60ms～100ms。QRS復(fù)合波，典型的QRS復(fù)合波包括三個(gè)緊密相連出現(xiàn)的波形，第一個(gè)向下的負(fù)波名為Q波，其后緊接著出現(xiàn)一個(gè)快速向上的正波叫R波，R波后又是一個(gè)向下的負(fù)波名為S波。在不同導(dǎo)聯(lián)上可呈直立、低平、切跡、正負(fù)雙向、負(fù)正雙向或倒置等。所以 P 波是心電圖中最先出現(xiàn)的波動(dòng)。 各心電波形的含義P波，代表心房肌的電激動(dòng)過(guò)程。正常心臟興奮的起源點(diǎn)在竇房結(jié)，位于右心房的上腔靜脈入口處，該興奮經(jīng)心房?jī)?nèi)的結(jié)間束，包括前結(jié)間束、中結(jié)間束和后結(jié)間束，一面興奮心房，一面?zhèn)髦练渴医唤缣?含房室結(jié)、房結(jié)區(qū)和結(jié)希區(qū))經(jīng)過(guò)一定的傳導(dǎo)延遲后，再沿希氏束、左右束支傳至兩心室的內(nèi)膜下之浦肯纖維網(wǎng)，該網(wǎng)互相吻合，深入心室肌層，最終使整個(gè)心臟全部興奮。如下圖 體表心電圖 心電信號(hào)的產(chǎn)生心臟的傳導(dǎo)系統(tǒng)（conduction system of heart）對(duì)弄清心電圖中各個(gè)波的意義有直接的關(guān)系。心臟在搏動(dòng)之前心肌首先發(fā)生興奮，在興奮過(guò)程中產(chǎn)生微弱的電流，該電流經(jīng)人體組織向各部分傳導(dǎo)，由于身體各部分的組織不同、各部分與心臟間的距離不同，因此在人體體表各部位，表現(xiàn)出不同的電位變化，這些電位變化可通過(guò)導(dǎo)線送至記錄裝置即心電圖機(jī)記錄下來(lái)，形成動(dòng)態(tài)曲線，這就是所謂心電圖（ECG）也稱為體表心電圖。由于MSP430FG439自身集成LCD驅(qū)動(dòng)，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)心率的顯示、心電波形的實(shí)時(shí)顯示。安全性高，保證人體的安全。低功耗，能長(zhǎng)時(shí)間采集并顯示心電信號(hào)。低噪聲，使之不能淹沒(méi)及其微弱且信噪比低的信號(hào)。因此要求系統(tǒng)硬件電路部分具有以下特性：高輸入阻抗，以便采集微弱信號(hào)。在上述研究中主要從心電信號(hào)的采集﹑放大﹑濾波﹑顯示（包括心率的顯示及與PC機(jī)相連的心電波形的顯示），采用MSP430系列的多功能﹑微功耗系統(tǒng)級(jí)單片機(jī)進(jìn)行心電監(jiān)護(hù)顯示處理。實(shí)現(xiàn)心電信號(hào)的長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)記錄。 主要研究?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)制作心電信號(hào)采集處理電路，對(duì)從心電輸入電極獲得的心電信號(hào)進(jìn)行阻抗變換、濾波、放大等處理，有效抑制各種干擾，去除信號(hào)中的直流成分，確保所獲取的心電信號(hào)的質(zhì)量。目前為止日本PARAMA公司推出一種使用最方便的心電監(jiān)護(hù)儀，只需把它緊貼在手掌里或腹部就可以顯示出實(shí)時(shí)心電信號(hào)，而且其采集方式多種多樣，可以通過(guò)手握﹑緊貼腹部采集信號(hào)，還可以連接標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)線。這樣的設(shè)計(jì)成本低，技術(shù)成熟，對(duì)于一種產(chǎn)品來(lái)講成本是非常重要的因素，所以在高速連接方案普及之前，這種低速接口或者直接采用微型存儲(chǔ)卡的設(shè)計(jì)成為廠商的首選。采用老式的接口技術(shù)。它能記錄病人處于正常生活﹑工作﹑活動(dòng)條件下的心電變化，捕捉到初期的潛在的心電信息，成為檢出定量心律失常﹑心肌缺血的重要而有效的診斷方法，也使心臟病的早期診斷成為可能。1961年，又將發(fā)射器和接收器合并，終于制成了由磁帶作為ECG傳遞媒介的動(dòng)態(tài)心電獲得系統(tǒng)。 研究動(dòng)態(tài)早在三﹑四十年代，Norman J. Holter就從事于生物信號(hào)遙測(cè)技術(shù)的研究，并于1949年研制成了遙測(cè)心電圖（RECG）裝置，接著又將RECG系統(tǒng)改成了由一個(gè)袖珍發(fā)射器和一個(gè)便于攜帶的接受部分——磁帶記錄器組成的結(jié)構(gòu)。其長(zhǎng)時(shí)間的記錄，不但使心電變化的檢出率發(fā)生量的飛躍，還能使那些平靜﹑仰臥狀態(tài)下不會(huì)出現(xiàn)的心電變化顯示出來(lái)，并能了解這些變化與心率﹑日常生活﹑癥狀﹑體位等及其他心電活動(dòng)變化之間的關(guān)系，使心電圖的臨床應(yīng)用提高到一個(gè)新的階段。研究發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)一分鐘心電圖只能檢出10%病人的心率失常，二十四小時(shí)則可達(dá)85%~90%。常規(guī)心電圖是病人在醫(yī)院靜臥情況下有心電圖儀記錄下來(lái)的心電活動(dòng)，一般有12個(gè)導(dǎo)聯(lián)，反映了額面和橫面上的心電變化，可以從多個(gè)角度觀察到心臟的活動(dòng)情況，是心臟病診斷的重要手段之一，但是常規(guī)心電圖只記錄6~100個(gè)心動(dòng)周期，歷時(shí)僅幾秒到一分鐘左右只能獲得較少有關(guān)心臟狀態(tài)的信息。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，醫(yī)用電子監(jiān)測(cè)﹑監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，近年來(lái)已在臨床中普遍應(yīng)用。大屏幕液晶顯示器的出現(xiàn)，低功耗高性能微處理器的廣泛應(yīng)用，超大容量固態(tài)存儲(chǔ)芯片技術(shù)的成熟以及新型﹑高效ECG數(shù)據(jù)壓縮算法的不斷完善。一百多年來(lái)，心電學(xué)理論不斷創(chuàng)新，心電圖儀器不斷改進(jìn)完善。在軟件設(shè)計(jì)上，采用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言為MSP430FG439編寫了固件程序，實(shí)現(xiàn)了心電采集、存儲(chǔ)、顯示功能。整個(gè)系統(tǒng)由心電檢測(cè)電路，心電存儲(chǔ)，RS232接口，心電信號(hào)傳輸?shù)葞撞糠纸M成，各自具有一定的獨(dú)立性，并可靈活的組合成心電儀監(jiān)護(hù)系統(tǒng)或動(dòng)態(tài)心電存儲(chǔ)回放系統(tǒng)。本課題主要進(jìn)行基于MSP430的超低功耗MCU的便攜式心電監(jiān)護(hù)儀及其系統(tǒng)的研究。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)基于MSP430FG439的便攜式心電儀系 別自動(dòng)化工程系專 業(yè)生物醫(yī)學(xué)工程班 級(jí)50616姓 名任海指導(dǎo)教師李志剛2010年 6月 17日 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第IV頁(yè) 基于MSP430FG439的便攜式心電儀摘 要 傳統(tǒng)的心電圖機(jī)具有價(jià)格高、專業(yè)性強(qiáng)和各品牌互不兼容的特點(diǎn)。本文從目前心電圖機(jī)使用特點(diǎn)和市場(chǎng)需求出發(fā)，設(shè)計(jì)了改心電圖機(jī)，力圖使其使用上便捷、價(jià)格上低廉、互換性更好。根據(jù)人體心電信號(hào)的特征，設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的心電信號(hào)采集變送系統(tǒng)，選用超低功耗16位單片機(jī) MSP430FG439 和大容量 Flash 存儲(chǔ)器對(duì)采集的心電信號(hào)進(jìn)行記錄、實(shí)時(shí)分析及處理，適時(shí)顯示心率。在硬件設(shè)計(jì)上，采用高度集成的低功耗16位單片機(jī)MSP430FG439作為中央處理器，簡(jiǎn)化了電路降低了功耗；在心電信號(hào)存儲(chǔ)方式上，以flash閃存和RS232接口芯片為基礎(chǔ)，為心電圖機(jī)的應(yīng)用提供了更多的模式與方案。關(guān)鍵詞：MSP430FG439，心電檢測(cè)，心電顯示，RS232 The portable ECG device bases on MSP430FG439Author: Ren HaiTutor:Li ZhigangAbstractThe traditional electrocardiogram has the defects of high price ,intensive specialy, do not patible between different paper design and develop a new type of device based on the market demand and using characteristics which intend to make it low in price,easy in use,good in changeability.The author is engaged in the studying and manufacturing of portable ECG monitor and it’s system based on MSP430 ultra low power MCU. According to the characteristic of human’s ECG signal, an excellent ECG signal sampling and transmitting system was designed. Furthermore, the monitor uses ultra low power 16 bits single chip microputer MSP430FG439 and bulk Flash memory to record, analysis process and display the ECG signal at real time.The overall system is posed of ECG collecting circuit storage part, RS232 interface and ECG signal transmitting and are separated to some extent．These parts could be bined to ECG monitoring system or ECG storage and playback system．In the hardware highintegrated, lowconsumption MCU,MSP430FG439 is used as the CPU, reducing the circuit and decrease the consumption. Flash memory and RS232 interface device posed the foundation of the storage which made it more in designing and operating possibility.In the software design, C language and assembly language are adopted in posing firmware for MSP430FG439,which realize the function that ECG signal collectiong,storage, diplay.Key Words: MSP430FG439, ECG detect, ECG display, RS232 目 錄1. 緒論 1 課題研究的意義 1 研究動(dòng)態(tài) 2 主要研究?jī)?nèi)容 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求 32 心電圖的產(chǎn)生和測(cè)量 4 體表心電圖 4 心電信號(hào)的產(chǎn)生 4 各心電波形的含義 5 心電導(dǎo)聯(lián) 5 便攜式心電儀導(dǎo)聯(lián) 5 心電圖機(jī)電極 63 心電信號(hào)的檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 7 心電信號(hào)的噪聲來(lái)源 7 心電信號(hào)放大器設(shè)計(jì)要求 7 前置放大電路設(shè)計(jì) 9 低通濾波器 10 后級(jí)放大電路 10 電平提升電路 11 右腿驅(qū)動(dòng)電路 11 電源電路 124 心電信號(hào)處理及接口電路設(shè)計(jì) 14 中央處理單元（MCU） 14 A/D轉(zhuǎn)換模塊 14 通信設(shè)計(jì) 15 MAX242芯片簡(jiǎn)介 15 接口設(shè)計(jì) 16 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 16 芯片選型 16 所選存儲(chǔ)芯片（K9F1208U0M）的特性 17 K9F1208U0M引腳及連接說(shuō)明 18 液晶接口電路設(shè)計(jì) 18 驅(qū)動(dòng)芯片 18 液晶接口連接 19 小結(jié) 205 心電信號(hào)控制、存儲(chǔ)及軟件設(shè)計(jì) 21 數(shù)據(jù)采集 21 心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 22 心率顯示 24 通信接口初始化設(shè)置 24結(jié) 論 26致 謝 27參考文獻(xiàn) 28附 錄 29附錄A 29附錄B 34附錄C 34 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第47頁(yè)1. 緒論 課題研究的意義早在1887年，Waller用Lippman所制作的毛細(xì)管靜電計(jì)記錄到了體表心電圖，而心電圖的臨床應(yīng)用則始于1903年，荷蘭生理學(xué)家Einthoven采用弦線式電流計(jì)記錄人體的心臟電流圖，形成了心電圖（Electrocardiogram，簡(jiǎn)稱ECG亦稱EKG）的雛形，從而開創(chuàng)了心電圖學(xué)的歷史。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)，特別是集成電路技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的飛躍發(fā)展，現(xiàn)代心電圖機(jī)正向著小型化﹑多功能化﹑自動(dòng)化﹑智能化方向迅速發(fā)展。這些都使得便攜式心電圖機(jī)成