基于msp430的便携式低功耗心电检测仪

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1、基于MSP430的便携式低功耗心电检测仪摘要：本设计采用仪表放大器INA118和MSP430单片机设计开发了一种便携、低功耗、有效的心电采集测量系统。通过标准二导联，把生物电信号通过屏蔽线传送到仪用放大器，由于心电信号极其微弱，所以采用多级放大。利用50Hz陷波器和右腿驱动电路消除工频干扰。使用MSP430单片机采集数据；采集的心电信号，可以在LCD12864液晶屏上显示出清晰的心电图。并可通过USB接口将检测结果写入U盘，方便上位机的读取和分析。该系统具有性能可靠，携带方便，功耗低，体积小，质量轻等

2、特点。关键字：低功耗便携式心电图USBMSP430当今世界，心血管疾病被视为老年人的首要敌人，每年有多位心脏病患者死于突发性心脏病。为及时了解心脏的状况，ECG检查已成为最主要的手段之一。随着现代生活节奏的加快、生活水平和健康意识的提高，人们己经意识到，随时对心脏进行监护并且能在危急的情况下进行及时的诊治的重要性。如果患者长期在医院里面进行监护，那将花费高额的监护费用。便携式低功耗的心电检测方便了心脏病人的日常监护，可以及时的了解到病情。因此，心电检测仪的便携式、小体积、小重量、大众化、操作简单将成为

3、心电监护仪的发展方向。其便携的要求导致了其需要是低功耗的。市场上现有的心电监护仪大多并不适用于家庭护理，本文重点介绍了心电监护仪的电路结构及其原理。最终完成了一台性能稳定、便于携带、可直接使用9V蓄电池供电、可直接显示心电图的心电仪。心电图简介：心电图的检测意义在于对各种心律失常、心室心房肥大、心肌梗死、心律失常、心肌缺血等病症检查。正常的人体心电可以反映人体心脏激动电位的变化，是由一系列的、重复出现的波组成。心电图的优点在于可以从不同平面的不同角度，利用比较简单的波形、线段对复杂的立体心电向量环，就

4、其投影加以定量和进行时程上的分析。而心电向量图学在理论上的发展又进一步丰富了心电图学的内容，并使之更易理解。如下图所示。心肌活动对应图动物的机体可以作为导体，将心电电机放置在体表的任何两个非等电部位均可以得到心电变化的图像，其为双极导联。将一个电极放置在零电位处，把另外一个电极放置在胸部的不同位置，将两个电极分别与心电记录器相连，可构成6种心电导联这种方法成为单胸极导联。本文采用心电信号的检测心电检测的实现：人体的心电信号为易受干扰、不稳定的低频微弱信号，因此，动态心电图的心电放大器的设计有很苛刻的要

5、求。1.增益心电信号非常微弱，只有0.05--5mV，大多信号幅值为1mV。本设计采用的MSP430单片机参考电压为2.5V，而心电放大器增益的常规设计要求心电在1mV时，输出电平达到1V以上。所以心电放大器的放大倍数很高，本设计增益为1200倍左右。2.频率响应人体心电信号的频谱范围为0.05--100Hz，而按照美国最新标准要求，动态心电图频带应不窄于0.67--40Hz。所以，要求心电放大器在此频率范围内必须不失真地放大所检测的各种心电信号。本设计采用高通滤波器和低通滤波器压缩同频带，从而减弱环

6、境噪音的干扰。3.高输入阻抗心电放大器输入阻抗取决于人体的阻抗特性、所使用的电极类型和其与人体的接触界面。心电信号通过心电电极传递到心电放大器，这时，人体组织液到心脏外壁、人体皮肤及表皮组织、电极、导电膏、屏蔽线形成了信号源的阻抗。这个信号源阻抗可看作由一组串并联的电阻及电容组成。由于心电信号为低频信号，所以可以认为这个源阻抗为纯电阻Rx。它包括人体电阻(R)、皮肤电阻及电极与皮肤的接触电阻(R0)，即Rx=R+R0(R0>>R)。R与人体组织液离子浓度有关，R0与皮肤、电极接触松紧，皮肤的干湿、清洁

7、度及每个人角质层的厚薄等有关。心电信号源具有高阻抗的特点，而心电信号是微弱的，若心电放大器的输入阻抗不高，那么经过分压后，心电放大器输入端的信号就非常微弱了。为了防止心电信号损失严重，信号源过负荷使心电信号产生畸变，而且，人体信号，易受工频、射频等干扰，所以需要提高输入阻抗，以抑制这些干扰。信号源阻抗一般在数KΩ至数十KΩ之间，心电放大器的输入阻抗应该比源阻抗高两个数量级，故一般取5MΩ或10MΩ，才能不失真地引出心电信号。4.高共模抑制比在心电信号采集中，众多干扰都比心电信号大几个数量级，将使心电信

8、号淹没其中。典型的有：电极与皮肤接触引起的极化电动势，现场很多电气设备运行时的干扰等共模干扰。共模抑制比(CMRR)是衡量心电放大器对共模干扰抑制能力的一个重要指标，也是克服温度漂移的重要因素。为了防止心电信号的输出被淹没在50Hz、电极极化电压或其他共模干扰电压之下，一般要求CMMR应达到80dB以上。5.低噪声、低漂移在心电放大器中，由于增益较高，噪声和漂移是两个较重要的参数。放大器运行时的噪音在大增益放大电路中较为明显。要提高信噪比，对放大器的低噪