发布时间 : 星期三 文章基于单片机的心电监测系统设计-贺州学院本科毕业论文(设计)更新完毕开始阅读f7ffc36ddc36a32d7375a417866fb84ae45cc3dd
贺州学院本科毕业论文（设计）
摘 要
心脏病已成为危害人类健康的主要疾病之一。据统计，心血管疾病是威胁人类生命的主要疾病，世界上心脏病的死亡率仍占首位。因此，对心血管疾病的诊断、治疗一直被世界各国医学界所重视，准确地进行心电信号提取，为医生提供有效的辅助分析手段是重要而有意义的课题。随着电子技术的迅速发展，医用电子监护系统近年来己在临床诊断中逐渐应用。
针对心电信号的特点进行心电信号的采集、数据转换模块的设计与开发。设计一种用于心电信号采集的电路，然后进行A/D转换，使得心电信号的频率达到采样要求。人体的心电信号是一种低频率的微弱信号，由于心电信号直接取自人体，所以在心电采集的过程中不可避免会混入各种干扰信号。为获得含有较小噪声的心电信号，需要对采集到的心电信号做降噪处理。首先，设计心电采集模块，包括心电前置放大器、带通滤波电路、线性光耦放大电路、50 Hz陷波电路、35 Hz陷波电路及电平抬升电路， A/D 转换电路输出显示电路等。其次，由于越来越多的研究者发现心电图中变化与大多数心血管疾病都有着紧密的联系，因此，本课题设计了心电信号检测方法，包括心电信号的采集，放大以及波形的液晶显示。在论文当中，设计的电路能够有效的抑制了各种干扰，检测出良好的心电信号。论文的研究工作基本上达到了设计的要求，为进一步的产品开发打下了良好的基础。
关键词： 心电信号采集，降噪，A/D转换放大，电源电路，单片机
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ABSTRACT
Heart disease has become 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
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目 录
摘 要 .................................................................. 1 ABSTRACT ............................................................... 2 目 录 .................................................................. 3 1 绪论 ................................................................ 4
1．1 心电监测系统的发展背景及意义 .................................. 4 1．2 心电监测系统的发展现状 ........................................ 4 1．3 心电监测系统的未来发展方向和展望 .............................. 5 2 系统设计方案论证 ..................................................... 5 2．1 心电监测系统的总体设计要求 .................................... 5 2．2 心电监测系统的系统结构设计 .................................... 6 2．3 心电监测系统设计的可行性论证 .................................. 7 3 硬件电路设计 ........................................................ 7
3．1 心电信号采集电路的设计 ........................................ 7 3．2 前置放大电路的设计 ............................................ 8 3．3 补偿电路的设计 ................................................ 9 3．4 滤波电路的设计 ............................................... 10 3．5 主放大电路的设计 ............................................. 13 3．6 同相加法器电路的设计 ......................................... 14 3．7 ADC0808转换电路的设计 ....................................... 14 3．8 显示电路的设计 ............................................... 15 4 程序的设计 ......................................................... 19
4．1程序编译环境 .................................................. 19 4．2程序设计思想 .................................................. 19 5 仿真软件的应用与调试分析 ........................................... 22
5．1 Proteus 仿真软件 .............................................. 22 5．2 前置放大电路调试与分析 ....................................... 22 5．3 滤波电路调试与分析 ........................................... 23 5．4 主放大电路调试与分析 ......................................... 27 5．5 同相加法器电路调试与分析 ..................................... 28 5．6 显示电路调试与分析 ........................................... 29 结 论 ................................................................ 33 致 谢 ................................................................ 34 参 考 文 献 ........................................................... 35 附录： 系统总电路图 .................................................. 36
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1 绪论
当今心血管疾病已成为威胁人类健康和生命的主要疾病之一，心脏病的死亡率仍居首位。据统计，世界上平均每年约几百万人死于此类疾病，我国因心血管疾病死亡人数约占总死亡人数的44％，很多心脏病人是由于未及时发现病变延误了治疗而最终导致死亡[1]。因此，对心血管疾病的诊断、预防是当今医学界面临的首要问题。尽早地发现心血管系统疾病征兆，及时地了解心脏病状况，对疾病的预防和及时诊治具有重要的意义。
1．1 心电监测系统的发展背景及意义
心脏对于人体来说至关重要。心脏是人体血液循环的动力泵，心脏搏动是生命存在的重要标志，心脏搏动的节律也是人体生理状态的重要标志之一。心脏的基本活动包括电活动和机械活动，每个心动周期都是电活动在前，机械活动在后。心电信号是心脏电活动的一种客观表示方式，是一种典型的生物电信号，具有频率、振幅、相位、时间差等特征要素，比其他生物电信号更易于检测，并具有一定的规律性。由于心电信号从不同方面和层次上反映了心脏的工作状态，因此在心脏疾病的临床诊断和治疗过程中具有非常重要的参考价值。对心电信号的采集和分析一直是生物医学工程领域研究的一个热点，是一项复杂的工程，涉及到降低噪声和抗干扰技术，信号分析和处理技术等不同领域，也依赖于生命科学和临床医学的研究进展[1]。自1903年心电图引入医学临床以来，无论是在生物医学方面，还是在工程学方面，心电信号的记录、处理与诊断技术均得到了飞速的发展，并积累了相当丰富的资料。当前，心电信号的检测、处理仍然是生物医学工程界的重要研究对象之一。
1．2 心电监测系统的发展现状
目前，国内各大医疗器械厂以及科研单位都对心电监测系统的开发上极度关注，并且都研发出了具有特色的心电监测系统产品。电子医疗技术的突飞猛进以及临床医学的相互促进，已经出现了各种各样的心电监测产品，常见的有床边心电监测、动态心电监测、电话心电监测和天线心电监测等。 1.2.1 床边心电监测
从1962年创立了冠心病监护病房以来，国内外均先后开展了床边心电监护。目前，心电监护已广泛应用到临床各种危重病和非危重病的监护，各种手术、特殊检查与治疗的监护。由于床边心电监护的开展，提高了临床诊断水平与医疗质量，极大地改善