【正文】 ，而被測(cè)者身體的移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致極化電阻阻抗值發(fā)生變化。所以心電前置放大器必須具有很高的輸入阻抗才能減弱心電信號(hào)的衰減影響。(3)由于電子電路溫度變化而造成的零點(diǎn)漂移也能?chē)?yán)重影響正常的心電信號(hào)的檢測(cè)，因而要采用低溫漂的元件，尤其是在選擇心電信號(hào)放大器時(shí)更要選擇低溫漂的產(chǎn)品，否則會(huì)影響放大器的輸入范圍，使得微弱的緩變信號(hào)無(wú)法放大，心電信號(hào)中的低頻成分不能得到正確的測(cè)量。前置放大器的性能并不是整個(gè)實(shí)際電路的性能，還必須輔以合理的電路結(jié)構(gòu)來(lái)充分發(fā)揮前置放大器的作用。極化電壓差作為差模直流電壓信號(hào)輸入到放大器，會(huì)造成前置放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的偏離，嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致放大器進(jìn)入截止或飽和狀態(tài)。??????? 前置放大電路圖 前置放大電路 右腿驅(qū)動(dòng)電路心電電極和電力線之問(wèn)由于存在電容耦合會(huì)產(chǎn)生位移電流Id，位移電流大部分從人體流經(jīng)地，對(duì)人體是十分有害的。假定ZI，Z2為皮膚和電極1，2間的接觸電阻，Id1和Id2為心電電極1，2和電力線之間的位移電流，則導(dǎo)聯(lián)信號(hào)的兩個(gè)電極輸入端A，B因位移電流將產(chǎn)生電位差： ??1123212()abaVIdZIdZ???? ?????降低位移電流干擾的一種有效辦法是采用右腿驅(qū)動(dòng)法，具體連接電路。從R43和R44電阻結(jié)點(diǎn)檢出共模電壓，它經(jīng)過(guò)輔助的反相放大器放大后通過(guò)電阻R39反饋到右腿。R39起安全保護(hù)作用，當(dāng)病人和地之間出現(xiàn)很高電壓時(shí)輔助放大器飽和，右腿驅(qū)動(dòng)不起作用，這時(shí)候U10等效于接地，R39此時(shí)起到限流保護(hù)作用。只要放大器A的開(kāi)環(huán)增益足夠大，那么即使有大的位移電流流入人體，人體的電位基本保持零電位。但由于右腿驅(qū)動(dòng)存在交流干擾電壓的反饋電路，而交流電流經(jīng)人體，成為不安全因素，限流電阻通常在1MΩ以上。傳遞函數(shù)的零、極點(diǎn)決定了該電路具體的濾波類(lèi)型。需要注意的是必須保證系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，既極點(diǎn)都處于S平面的左半側(cè)，否則電路會(huì)產(chǎn)生自激振蕩 [21]。其中， ， 式中 特征角頻率，K??0138RC????2139fKR????130K??0?運(yùn)放增益，Q濾波電路的等效品質(zhì)因素，Q值太低，濾波器很難有陡峭的過(guò)渡帶。如果將低通電路中的R和C的位置互換，就可以得到RC高通電路。(2)心電信號(hào)的帶通濾波器設(shè)計(jì)，采用兩個(gè)運(yùn)放設(shè)計(jì)成二階有源高通和低通濾波電路并組合成帶通濾波，兩個(gè)運(yùn)放的增益為1。其中 、40C、 、 、和 構(gòu)成高通電路，其截止頻率41C6R4713U， ?? Hz????等效品質(zhì)因素Q=1／3。??????該部分電路實(shí)際調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，如果f2設(shè)為150Hz，信號(hào)發(fā)生器提供的正弦輸入信號(hào)要到200Hz才會(huì)有明顯的衰減，為了使濾波電路的選頻性能更精確，帶通頻帶上限留有的余量不是很大，實(shí)驗(yàn)也證明這樣效果更好。這里采用了一個(gè)2．5v的穩(wěn)壓管LM385經(jīng)電阻分壓，從而把電平抬升上去 [20]，： 電平抬升電路 心電信號(hào)的 50Hz 帶阻濾波器設(shè)計(jì)雖然心電信號(hào)前置放大電路對(duì)50Hz工頻干擾有很強(qiáng)的抑制作用，但僅僅靠共模抑制是不夠的，還需要設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的濾波電路來(lái)濾除，模擬帶阻濾波器，俗稱(chēng)陷波器。本系統(tǒng)實(shí)際采用的電路就是這種雙T網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的帶阻濾波器，運(yùn)算放大器仍選用的是OP07。 50Hz陷波電路取C44=C45=C46=C35=，R49=R50=R51=R52=47K，R53=R54=50K，由上式，??01250316fRCHz????Q=，實(shí)際調(diào)試過(guò)程表明，該電路對(duì)50Hz的衰減在20dB左右，對(duì)工頻干擾有一定的遏制作用，但并不能滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。 其 內(nèi) 部 有 一 個(gè) 8 通 道 多 路 開(kāi) 關(guān) ， 它 可 以 根 據(jù) 地 址 碼 鎖 存 譯 碼 后 的 信 號(hào) ，只 選 通 8 路 模 擬 輸 入 信 號(hào) 中 的 一 個(gè) 進(jìn) 行 A/D 轉(zhuǎn) 換 。1． 主 要 特 性　 　 1） 8 路 輸 入 通 道 ， 8 位 A／ D 轉(zhuǎn) 換 器 ， 即 分 辨 率 為 8 位 。 　 　 3） 轉(zhuǎn) 換 時(shí) 間 為 100μ s 　 　 4） 單 個(gè) ＋ 5V 電 源 供 電 　 　 5） 模 擬 輸 入 電 壓 范 圍 0～ ＋ 5V， 不 需 零 點(diǎn) 和 滿(mǎn) 刻 度 校 準(zhǔn) 。 2． 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu)　 　 ADC0809 是 CMOS 單 片 型 逐 次 逼 近 式 A／ D 轉(zhuǎn) 換 器 ， 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 如 圖 所 示 ， 它 由 8 路 模 擬 開(kāi) 關(guān) 、 地 址 鎖 存 與 譯 碼 器 、 比 較 器 、 8 位 開(kāi) 關(guān) 樹(shù)型 A／ D 轉(zhuǎn) 換 器 、 逐 次 逼 近 。下 面 說(shuō) 明 各 引 腳 功 能 。 21～ 28： 8 位 數(shù) 字 量 輸 出 端 。 START： A／ D 轉(zhuǎn) 換 啟 動(dòng) 脈 沖 輸 入 端 ， 輸 入 一 個(gè) 正 脈 沖 （ 至 少 100ns 寬 ）使 其 啟 動(dòng) （ 脈 沖 上 升 沿 使 0809 復(fù) 位 ， 下 降 沿 啟 動(dòng) A/D 轉(zhuǎn) 換 ） 。 OE： 數(shù) 據(jù) 輸 出 允 許 信 號(hào) ， 輸 入 ， 高 電 平 有 效 。 CLK： 時(shí) 鐘 脈 沖 輸 入 端 。 REF（ +） 、 REF（ ） ： 基 準(zhǔn) 電 壓 。 GND： 地 。 此 地 址 經(jīng)譯 碼 選 通 8 路 模 擬 輸 入 之 一 到 比 較 器 。下 降 沿 啟 動(dòng) A／ D 轉(zhuǎn) 換 ， 之 后 EOC 輸 出 信 號(hào) 變 低 ， 指 示 轉(zhuǎn) 換 正 在 進(jìn) 行 。 當(dāng) OE 輸 入 高 電 平 時(shí) ， 輸 出 三 態(tài) 門(mén) 打 開(kāi) ，轉(zhuǎn) 換 結(jié) 果 的 數(shù) 字 量 輸 出 到 數(shù) 據(jù) 總 線 上 。ADC0809 與 AT89C52 單 片 機(jī) 的 接 口 如 圖 所 示 。 如 果 單 片 機(jī) 時(shí) 鐘 頻 率 采 用11． 0592 MHz， 經(jīng) 二 分 頻 后 符 合 ADC0809 對(duì) 時(shí) 鐘 頻 率 的 要 求 。地 址 譯 碼 引 腳 ADDA、 ADDB、 ADDC 分 別 與 地 址 總 線 的 低 三 位 A0、 A A2 相連 ， 以 選 通 IN0～ IN7 中 一 個(gè) 通 路 ， 本 課 題 只 用 到 一 個(gè) 通 道 。 在 讀 取 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 果 時(shí) ，用 低 電 平 的 讀 信 號(hào) 和 腳 經(jīng) 一 級(jí) 或 非 門(mén) 后 ， 產(chǎn) 生 的 正 脈 沖 作 為 OE 信 號(hào)用 以 打 開(kāi) 三 態(tài) 鎖 存 器 ， 由 圖 可 知 ， 應(yīng) 設(shè) 為 低 電 平 ，ADC0809 芯 片 選 中 第 三 通 道 的 地 址 為 7FFBH， 并 通 過(guò) P3． 2 口 查 詢(xún) A/D 轉(zhuǎn) 換是 否 完 成 。5 V，需要產(chǎn)生的電壓+5 V 和5 V。其電路圖如圖 所示。設(shè)計(jì)了前置放大器；為了降低位移電流，設(shè)計(jì)了右腿驅(qū)動(dòng)電路；為了抑制基線漂移，設(shè)計(jì)了O．5 Hz高通濾波電路；為了消除50 Hz工頻干擾，設(shè)計(jì)50 Hz雙 T陷波電路，該陷波器具有Q值可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)；由于心電信號(hào)屬于低頻信號(hào)，設(shè)計(jì)了二階低通巴特沃斯濾波器，消除100 Hz以上的高頻成分；為了心電信號(hào)不失真，設(shè)計(jì)了電平抬升電路；最后，輸入到A／D轉(zhuǎn)換器ADC0809中，進(jìn)行250 Hz采樣后送入單片機(jī)，進(jìn)行軟件處理分析。 開(kāi)發(fā)軟件 Keil C51 簡(jiǎn)介Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。 Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows 界面。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 ADDCS=0。 ST=1。 ST=0。 AD_DATA[0]=P2。 convert(AD_DATA[0],value0)。 ST=0。 //選擇通道 IN1 delay(10)。 //啟動(dòng) AD 轉(zhuǎn)換 delay(10)。 while(0==EOC) { OE=1。 OE=0。 } }/*****************************************************File : Date : 2022825Author : asongCompany : Comments: OCMJ4X8C12864LCD 驅(qū)動(dòng)*****************************************************/ 檢測(cè)忙碌及讀寫(xiě)程序//檢測(cè)忙碌標(biāo)志 void Check_Busy(void){ DDRA=0x00。 RW=1。 while(DATA_inamp。 EN=0。}//寫(xiě) 1 字節(jié)指令void Send_Cmd(uchar cmd){ Check_Busy()。 RW=0。 EN=1。 EN=0。 break。 break。 break。 break。 break。 /*根據(jù)屏幕大小改變變量類(lèi)型(如改為 int 型)*/ int x = 0 , y = 0 , delta_x, delta_y 。 delta_x = EndX StartX 。 if( delta_x 0 ) { incx = 1。 delay_us(1)。 } else { incx = 1 。 } else if(delta_y == 0 ) { Draw_XLine( StartX, EndX, StartY, Color ) 。 return 。 } //delta_x = abs( delta_x )。 //delta_y = abs( delta_y )。 if( delta_x delta_y ) { distance = delta_x 。 } DrawPoint( StartX, StartY, Color ) 。 /* Draw Line*/ for( t = 0 。 t++ ) { DrawPoint( StartX, StartY, Color ) 。 x += delta_x 。 if( x distance ) { x = distance 。 } if( y distance ) { y = distance 。 } }}第五章 展望與未來(lái)隨著集成電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)療電子儀器的發(fā)展是非常迅速的。主要的研究和發(fā)展趨勢(shì)包括以下幾個(gè)方面。主要是因?yàn)樾碾娦盘?hào)過(guò)于復(fù)雜，目前還缺乏一套令人滿(mǎn)意的算法，因此在ECG自動(dòng)分析領(lǐng)域還需要作大量的研究工作。(2)小型化 采集同步化隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，心電檢測(cè)儀器趨于小型化和便攜化。(3)網(wǎng)絡(luò)化隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程醫(yī)療和診斷系統(tǒng)也慢慢的開(kāi)始出現(xiàn)，因此將心電檢測(cè)設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)相連以實(shí)現(xiàn)心電信號(hào)的現(xiàn)場(chǎng)采集，即時(shí)傳輸和遠(yuǎn)程診斷將是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方向。(4)采集和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化建立國(guó)際上統(tǒng)一的心電信息資料傳輸標(biāo)準(zhǔn)，使采用不同類(lèi)型心電檢測(cè)設(shè)備采集的心電圖信息能夠相互傳輸和交流，現(xiàn)在最常用和普及最廣的數(shù)據(jù)庫(kù)是MITBIH標(biāo)準(zhǔn)心電信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)的建立有利于資源的共享和信息交流。經(jīng)過(guò)翻閱大量的文獻(xiàn)書(shū)籍后，我對(duì)目前通用的心電采集方法有了較為深刻的認(rèn)識(shí)。盡管通過(guò)做本課題在應(yīng)用濾波方法進(jìn)行心電信號(hào)提取方面取得了一些認(rèn)知，驗(yàn)證了該方法的可行性，但是在設(shè)計(jì)中還存在不少問(wèn)題：信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)仍然受到噪聲和工頻的干擾。我應(yīng)該繼續(xù)改進(jìn)信號(hào)提取電路，考慮更好的芯片電路，對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)一步進(jìn)行屏蔽，消除對(duì)心電信號(hào)的影響；優(yōu)化硬件結(jié)構(gòu)，以方便測(cè)量和使用，提高測(cè)量的真實(shí)性和精度。在此，謹(jǐn)向所有關(guān)心和幫助我的老師朋友們表示我最誠(chéng)摯的謝意!首先，我要感謝我的導(dǎo)師XX老師一直以來(lái)對(duì)我的極大的指導(dǎo)和幫助。劉劍老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，令我十分敬佩。最后，再次向所有關(guān)心幫助我的老師朋友們表示我最衷心的感謝！ 2022年5月于山東大學(xué)參考文獻(xiàn)[1] 張開(kāi)滋，劉海樣，吳杰．心電信息學(xué)．北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1998．4[2] 郭繼鴻．心電學(xué)進(jìn)展．北京：北京醫(yī)科大學(xué)出版社，2022．9[3] ．生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)．北京：北京大學(xué)出版社，1997[4] ．四川：高等教育出版社，1988[5] 生理學(xué) 1994[6] 劉永明，王明時(shí)．便攜式同步心電記錄器及其遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的研究．中國(guó)醫(yī)療器械雜志．2022[7] 楊 ．中國(guó)醫(yī)療器械信息．2022[8] 戚繼文，高國(guó)升．遠(yuǎn)程心電診斷傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)．?dāng)?shù)據(jù)采集與處理．2022．[9] 生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的處理和識(shí)別 2022[10] 1997[11] 王保華．心電技術(shù)面向末來(lái)－紀(jì)念心電圖機(jī)發(fā)明 100 周年．中國(guó)醫(yī)療器械雜志