【正文】 18世紀下半葉，意大利波倫亞大學的解剖和外科學教授伽伐尼開始研究電對生物組織的作用，在解剖青蛙的實驗中，他注意到用電刺激青蛙的神經(jīng)，會導致其肌肉的收縮。自1903年心電圖引入醫(yī)學臨床以來，無論是在生物醫(yī)學方面，還是在工程學方面，心電信號的記錄、處理與診斷技術均得到了飛速的發(fā)展，并積累了相當豐富的資料。由于心電信號從不同方面和層次上反映了心臟的工作狀態(tài)，因此在心臟疾病的臨床診斷和治療過程中具有非常重要的參考價值。心臟的基本活動包括電活動和機械活動，每個心動周期都是電活動在前，機械活動在后。目前對心電信號的降噪有多種方法，本文主要從濾波的方面介紹將噪聲從信號中分離。人體的心電信號是一種低頻率的微弱信號，由于心電信號直接取自人體，所以在心電采集的過程中不可避免會混入各種干擾信號。針對心電信號的特點進行心電信號的采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的設計與開發(fā)。因此，對心血管疾病的診斷、治療一直被世界各國醫(yī)學界所重視，準確地進行心電信號提取，為醫(yī)生提供有效的輔助分析手段是重要而有意義的課題。畢 業(yè) 論 文 （ 設 計 ） 心電信號采集模塊的設計與開發(fā)姓 名 學 號 學 院 專 業(yè) 年 級 指導教師 2022 年 5 月 30 日摘 要心臟病已成為危害人類健康的主要疾病之一。據(jù)統(tǒng)計，心血管疾病是威脅人類生命的主要疾病，世界上心臟病的死亡率仍占首位。隨著電子技術的迅速發(fā)展，醫(yī)用電子監(jiān)護系統(tǒng)近年來己在臨床診斷中逐漸應用。設計一種用于心電信號采集的電路，然后進行A/D轉(zhuǎn)換，使得心電信號的頻率達到采樣要求。為獲得含有較小噪聲的心電信號，需要對采集到的心電信號做降噪處理。關鍵詞： 心電信號采集，降噪，A/D 轉(zhuǎn)換放大，電源電路ABSTRACTHeart disease has bee the one of major disease，which does harm to human health．According to statistics，cardiovascular disease is the major disease of threatening human life．The death rate of heart disease still takes the first place around the world，so the diagnose and treatment for cardiovascular disease is paid much attention by the medical circle around the world．Accurately extracting ECG signal and providing effective method of auxiliary analyses is a very meaningful task．Along with quick development of electronics technique，Medical electron monitoring system has been applied to the clinical diagnosis in the recent years．ECG signal acquisition, data conversion module design and development beyond the ECG characteristics. Design a circuit for ECG acquisition, and then do the A / D conversion, make the frequency of ECG sampling requirements to achieve. ECG signal is a low frequency signal, because ECG is taken directly from the human body, so the process of ECG acquisition inevitably mixed with a variety of interference signals. In order to obtain Low noise ECG signal, we need to do noise reduction of the collected ECG signal. Now, there are many ways to do the noise reduction of the ECG signal, this article introduce how to separate noise from signal using the filter.KEYWORDS: ECG signal acquisition, noise reduction, A / D conversion, power circuit目 錄第一章 緒論 ......................................................1 心電信號采集和分析系統(tǒng)的發(fā)展歷史 ................................1 心電信號采集分析系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 ..................................3 研究現(xiàn)狀 ......................................................3 隨身攜帶的便攜式心電監(jiān)護儀的發(fā)展現(xiàn)狀 ..........................4 心電遠程監(jiān)護系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 ....................................5第二章 研究基礎 .................................................7 人體心電信號的產(chǎn)生機理 ..........................................7 體表心電圖及心電信號的特征分析 ..................................7 心臟電傳導過程分析 ............................................7 心電信號時域特征分析 ..........................................8 心電信號的電特性分析 ..........................................9 心電信號的噪聲來源 ..............................................9 心電電極和導聯(lián)體系分析 .........................................10 系統(tǒng)電極選擇 .................................................10 心電信號導聯(lián)體系分析 .........................................11第三章 硬件電路設計 .............................................14 心電信號采集電路的設計要求 .....................................14 心電采集電路總體框架 ...........................................14 采集電路模塊 ...................................................16 前置放大電路設計 .............................................16 濾波電路設計 ................................................18 電平抬升電路 ...................................................20 心電信號的 50Hz 帶阻濾波器設計 ..................................21 A/D 轉(zhuǎn)換模塊電路設計 ...........................................22 ADC0809 簡介 .................................................22 ADC0809 的工作過程 ...........................................23 ADC0809 與單片機的接口 .......................................24 電源電路設計 ...................................................25 本章小結(jié) .......................................................26第四章 軟件部分設計 .............................................27 開發(fā)軟件 Keil C51 簡介 ..........................................27 軟件總體設計框圖 ...............................................27 部分程序 .......................................................28 選擇通道及啟動 A/D 轉(zhuǎn)換程序 ...................................28 檢測忙碌及讀寫程序 ...........................................29 設定坐標程序 .................................................29 畫任意直線程序 ...............................................30第五章 展望與未來 ...............................................32結(jié)論 .....................................................33致謝 .....................................................34參考文獻 .................................................35第一章 緒論心臟是人體血液循環(huán)的動力泵，心臟搏動是生命存在的重要標志，心臟搏動的節(jié)律也是人體生理狀態(tài)的重要標志之一。心電信號是心臟電活動的一種客觀表示方式，是一種典型的生物電信號，具有頻率、振幅、相位、時間差等特征要素，比其他生物電信號更易于檢測，并具有一定的規(guī)律性。對心電信號的采集和分析一直是生物醫(yī)學工程領域研究的一個熱點，是一項復雜的工程，涉及到降低噪聲和抗干擾技術，信號分析和處理技術等不同領域，也依賴于生命科學和臨床醫(yī)學的研究進展 [1]。當前，心電信號的檢測、處理仍然是生物醫(yī)學工程界的重要研究對象之一。伽伐尼認為：導致青蛙肌肉收縮的電來自動物體內(nèi)，并稱其為“動物電”(animal electric)。心電檢測技術作為生物醫(yī)學儀器研究的重點，它的發(fā)展與電子技術的發(fā)展密切相關。開拓性工作的創(chuàng)建者是荷蘭萊頓大學的生理學家Einthoven，從改良沃勒的毛細管電流計入手，對于儀器存在的反應速度慢、記錄的波動有較大誤差的缺點進行了改進和校正；并對記錄曲線的四個峰點做了進一步分解和標定，采用P、Q、R、S、T標出心電圖上的波峰和波谷，這一標準一真延用至今。經(jīng)過數(shù)年的無數(shù)次試驗，英絲，以取代原來笨重的線圈和反射鏡，于1903年制成了弦線型心電流計，從此將心電的記錄引入到了臨床 [3]。從而創(chuàng)立了著名的零電位中心電端理論，建立了單極導聯(lián)記錄技術，并描記出單極肢體導聯(lián)VL、VR、VF及單極胸前導聯(lián)V1～V6。1954年，美國心臟學會提出用aVR、aVL、aVF代替VR、VL、VF。其他心電信號技術都是在靜態(tài)心電圖技術的基礎上發(fā)展起來的。這種長時間連續(xù)記錄的心電圖稱為動態(tài)心電圖，它提供的長時間動態(tài)心電圖記錄對心率失常的檢出、早期心血管病診斷、抗心率失常治療的評價以及心率失常和生理關系的研究具有重要意義。自1978年我國開始引進此項技術以來，臨床應用逐步深入，已從大醫(yī)院逐步向中小醫(yī)院普及，成為心血管疾病診斷領域中的實用、高效、無創(chuàng)傷、安全、準確及可重復性強的重要檢查方法 [4]。在這方面，德國的西門子和霍爾斯克公司做出了突出的貢獻。美國在50年代首先開始研究用計算機處理心電圖。1960年，美國及加拿大的醫(yī)療中心相繼開創(chuàng)了冠心病監(jiān)護病房(CCU)和加強護理病房(ICU)，通過長時間的示波監(jiān)護及血流動力學監(jiān)測對病人進行治療 [5]。20世紀70年代，美國研制成功了利用電話線傳送心電圖的監(jiān)測系統(tǒng)。病人應用記錄發(fā)射器可隨時、隨地通過電話線向監(jiān)測中心傳輸心電數(shù)據(jù)，醫(yī)生根據(jù)心電信號改變和患者訴說的病情，向患者提供診斷與治療意見，為院外心臟病人的長期心電監(jiān)測和治療提供了方便。20世紀晚期又采用集成塊代替晶體管，從而