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简易心电图仪的设计

发布时间:2020-06-30 19:37:02 阅读: 来源:带式过滤机厂家

随着社会的发展和物质生活水平的不断提高,人们对健康的重视程度与日剧增,特别是近年来社会老龄化的加剧,而且每年心血管疾病的发病率也不断上升。目前心血管疾病成了威胁人类生命的主要疾病,心脏病已经成了世界上死亡率最高的疾病。鉴于这种严峻形势,提高预防和监测该疾病的手段势在必行。而心电信号检测是发现心脏病的最直接手段,但目前医院用的心电监护仪价格昂贵,维护费用高,患者检查的经济负担重,不能做到随时随地都能检查。因此设计一种便携式、价格便宜且实用的心电监护仪器具有重要意义。本文设计了一种基于以MSP430F2274为处理器的可以随时随地都能观察心电信号检测仪,它具有体积小、成本低、便于携带、实用性强等特点。1 系统设计1.1 心电信号放大部分 心电信号大约为50μV~4 mV,须进行放大才能在示波器上观察。心电图(ECG)仪的前置放大在整机中处于非常重要的地位,决定了整机的主要技术指标,要求噪声低、共模抑制比尽量可能高。 采用低噪声、低功耗,有良好的共模输入抑制能力的仪表放大器INA2331。INA2331可单电源工作,也可以双电源工作,可用两个外部电阻灵活地设定增益,达到电压放大倍数200,500,1 000的指标要求,简化了电路的设计,达到较好的效果。1.2 滤波器部分 由于心电信号易受噪声的干扰,且主要能量成分集中在0.05~1 00 Hz 频带内,所以本系统用滤波的方法对心电信号做进一步的降噪处理,抑制外界干扰,从而得到较为平滑的ECG波形。为了提高滤波的效果,采用两级滤波。因为经过放大的心电信号,主要存在肌电等干扰信号,将其送到由0.05 Hz高通滤波器和500 Hz/100Hz低通滤波器组成带通网络,滤除有效频带以外的信号。1.3 控制器部分 采用TI公司的MSP430F2274作为系统控制器。MSP430系列的单片机是具有低功耗的16位处理功能的微控制器。MSP430F2274内部设有10位的ADC,可方便地实现心电信号的采集、处理、存储。可简化整个硬件电路和提高系统的性价比。1.4 系统组成 系统的总体设计框图如图1所示,整个系统可分为心电信号采集部分和信号处理部分。信号处理部分以MSP430F2274为处理器,扩展了液晶显示、按键。

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2 系统硬件设计2.1 前置放大电路 图2为心电信号放大电路,仪表放大器INA2331增益G与外接电阻的R1,R2的计算公式为:

设计要求电压放大倍数(三档):200,500,1 000,因此只需改变外接电阻的大小就能实现放大倍数的选择。此外还采用OP07组成的右腿驱动电路来提高前置放大的共模抑制比。

2.2 中间级放大电路 中间级放大电路采用的也是仪表放大器INA2331,电路如图3所示。

2.3 低通滤波电路 采用MAX291CPA,通过改变电容值实现了500 Hz/100 Hz滤波器电路,各元件参数值如图4所示。通过测试输入信号的频率达到100 Hz时,此时衰减为3 dB。

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