便携式无线心电图仪设计.doc

健康卫士——便携式无线心电图仪 第十一届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛 研究与设计报告 作品名称： 健康卫士——便携式无线心电图仪 学校全称： 合 肥 学 院 申报者姓名: 张 悦 龙 申报团队: 3G队 类别： ×自然科学类学术论文 ×哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 ×科技发明制作A类 √科技发明制作B类 200 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 摘要 3 1、 引言 4 1.1 系统设计目的 4 1.2 总体设计思想 4 1.3 总体设计框图 4 1.4 系统功能与说明 5 1.5 目前国内外研究现状 5 1.6实用性、先进性、可行性 6 1.7 经济效益、推广价值、成熟程度 7 2、 系统模块方案分析及实现 8 2.1 关于生物医学信号及其采集处理系统 8 2.1.1 生物医学信号的特点 8 2.1.2 生物医学信号采集处理系统的特点 8 2.1.3 生物医学信号采集处理系统的原理 9 2.2 前置放大器的设计与实现 10 2.2.1 生物电采集对前置放大器的要求 10 2.2.2高精度仪表放大器AD620的原理 10 2.2.3 带自举电路的前置放大器 11 2.2.4前置放大器的实现 12 2.3 滤波器的设计与实现 13 2.3.1 生物电信号采集系统对滤波器的要求 13 2.3.2采用sallen-key拓扑结构的滤波电路 14 2.3.3 基于开关电容滤波器（SCF）的ADC抗混叠处理 15 2.3.4 陷波电路 17 2.4 可控增益放大器的设计与实现 18 2.4.1多路模拟选择开关CD4051 18 2.4.2可控增益放大器的原理分析 18 2.5 采集部分测试结果 20 3、 软件设计 21 3.1 控制系统 21 3.2 系统软件设计原则 21 3.3 波形显示模块 21 3.4 波形打印模块 21 3.5 数据编码模块 23 3.6 彩信发送模块 23 4、总结 25 健康卫士 ——便携式无线心电图仪研究与设计报告 摘要： 本设计属于生物医学工程领域，它能够将微弱的心电信号进行放大和滤波并且将AD转换后得到的数据通过单片机实现采集、显示、存储和传输等功能。本套系统的最大优点是建立在GPRS网络的基础上，使用WAP协议与互联网联系，将测量到的数据即时传送到远程服务中心，并能把分析结果及时反馈到用户的手机终端，通过彩信发送图片的方式与医生进行实时交流，让医生随时掌握病人状况。有了它，即使身边暂时没有人也可以立刻了解到自己的身体状况，具有很强的实用性。 关键词： WAP协议编码 放大 滤波 共模抑制比 1、 引言 1.1 系统设计目的 随着我国城市人口老龄化程度的加快，随着物质生活的改善，心血管、心脏病一类疾病也在不断的增长，也有报告称：随时随地的及时诊断，可为70%以上的心血管病人提供治疗和生存的希望。而人们也普遍希望能够拥有一种便携式医疗仪器，能够在家里随时随地进行心电信号的测量与记录，并能随时得到医生的及时诊断，也不需要来回奔波于医院和家里。对于情况严重的患者或行动不便的人，这种需求就更为强烈。如果一位患有心脏疾病的患者有了这样一部便携式仪器，就可以随时测量自己的心电波形，实时的从医生那里了解自己的身体情况，方便疾病的快速诊断。 1.2 总体设计思想 1、生物电信号的采集：使用高输入阻抗高共模抑制比的前置放大器，在强噪声背景下能准确采集到微弱的生物医学信号。 2、前置信号的滤波：针对有用信号的频谱范围设计两路有源高通滤波器HPF1与HPF2，截止频率分别为0.05HZ和 20HZ，对前置放大器输出的信号滤波，滤除直流分量和低频干扰，提取有用信号。 3、信号的增益放大：设计一可控增益放大器实现电平匹配，将输出的任意幅度的信号放大或衰减为ADC的输入电平范围。 4、心电波形的显示：由于心电信号属于低频信号，选择对其进行实时采样。 5、心电波形的发送：将采集到的数据进行编码，使编码后的图片成为GPRS MODEM彩信发送模块所支持的格式。再通过彩信发送模块将编码后的图片传送到彩信服务器，实现彩信的发送。 1.3 总体设计框图 本次设计以心电信号为主要采集