论文总字数：20230字

摘 要

心电图（ECG）信号是一个与人体健康相关的参数。许多患有心脏类疾病的患者在死亡前数周出现过ECG异常的情况，但是异常的症状极少出现不易被观察到，所以在患者前去医院诊治时没有发现问题。这时候，就需要心电监测仪来实时地监控其ECG的情况，以防病情的发生。基于此，本文提出一种基于STM32的心电监测系统，既可以直接测量ECG和心率，也可以作到远程监控。

本文设计的心电监测系统，采用STM32F103C8T6作为主控芯片，通过不锈钢电极夹二路导联获取人体的ECG信号，经过AD8232模拟前端放大和高通滤波后的模拟信号传输到STM32，STM32对信号进一步滤波处理并计算出心率。然后通过OLED屏幕可以显示出ECG波形和心率，同时通过蓝牙传输至上位机Android端可远程监控ECG和心率的变化。

经实验检测，本系统具有较好的ECG信号质量和较高的精度，并且具有价格相对低廉、操作便捷以及携带方便等特点。

关键词：STM32 ECG 蓝牙 AD8232

Design of the STM32 ECG Detection System

Abstract

The electrocardiogram(ECG) signal is a parameter tied to human health.Many patients with heart diseases have had abnormal ECG sevral weeks before death,but abnormal symptoms rarely occur and are not easily observed.Therefore, no problems were found when the patients went to the hospital for treatment.In this condition,an ECG monitor is needed to monitor his or her ECG in real time to prevent the occurrence of the disease.Based on this,this paper proposes an ECG system based on STM32,which can directly measure ECG and heart rate,and can be uesd for remote monitoring.

In this paper,the ECG monitoring system uses STM32F103C8T6 as the main control chip,and obtains the ECG signal of the human body through the two-lead stainless steel electrode clip.The analog signal after the AD8232 analog front-end amplification and high-pass filtering is transmitted to STM32,which futher filters the signal and calculates the heart rate.Then, the ECG waveform and heart rate can be displayed on the upper conputer Android terminal via bluetooth to remotely monitor the changes of ECG and heart rate,and in the meanwhile,it can be displayed through the OLED screen .

After experimental testing,the system has good ECG siganl quality and high accurcy,and has the characteristics of relatively low price,convenient operation and convenient portability.

Key Words: STM32; ECG; AD8232; Bluetooth

目 录

摘 要 II

Abstract III

第一章 引言 1

1.1设计简介 1

1.2设计内容 2

1.2.1设计背景 2

1.2.2芯片选型 2

1.2.3硬件设计 2

1.2.4软件设计 2

1.2.5电路调试与测试 2

1.3论文结构 3

第一章 系统方案设计 4

2.1 微处理器选择 4

2.2 模拟前端模块选择 5

2.3 显示模块选择 6

第三章 硬件设计 8

3.1 系统原理框图设计 8

3.2 系统主要元器件介绍 9

3.2.1 STM32F103C8T6 9

3.2.2 AD8232模拟前端芯片 10

3.2.3 OLED SH1106 11

3.2.4 蓝牙4.0 12

3.2.5 TPS73233降压 13

3.3 系统模块电路设计 13

3.3.1 STM32单片机最小系统设计 13

3.3.2 AD8232模拟前端电路设计 15

3.3.3 OLED显示电路设计 16

3.3.4 蓝牙模块电路设计 17

3.3.6 系统整体电路连接 17

3.4 硬件设计小结 18

第四章 软件设计 20

4.1 主程序算法流程 20

4.2 子程序算法流程分析 21

4.2.1 模块初始化子程序设计 21

4.2.2 ADC配置以及DMA传输配置 21

4.2.3 OLED显示模块程序设计 22

4.2.4 滑动平均滤波 23

4.2.5 心率计算 23

4.3 上位机设计 24

4.4 软件设计小结 25

第五章 系统调试 26

5.1 硬件制作与调试 26

5.2 系统测试过程 26

5.2.1 烧写程序 26

5.2.2 测试模块功能 28

总 结 33

参考文献 34

致 谢 36

第一章 引言

1.1设计简介

随着物质生活的发展，生活压力不断的增加，致使不仅仅老年人甚至年轻人患有心脏类疾病的可能性越来越大，人们也越来越重视对患者的ECG监测。许多研究数据表明，在死亡前几周内，有超过一半的猝死病例有ECG异常的症状。但是在病人前去医院诊断时，并没有发现异常的状况，这不是医生或诊断仪器的问题，而是不正常状态发生的频率极低，在诊断时没有发生，所以错过了异常的状况。这时就需要一种新的电子仪器——心电监护仪，患者在家使用它就可以测量ECG而不用去医院。心电监护仪不同于医疗诊断设备，医疗诊断设备是医院用来测量详细的心电图来诊断患者的病情，体型巨大、造价昂贵，而心电监护仪需要患者长时间佩戴来实时监控其心电图信号，所以它需要做到体型小、便于携带。心电监护仪监控患者心电信号变化来检测出心率的变化趋势，并储存失常的心电图信号，提供数据使医护人员的诊断更加可靠，以防止病情的产生或恶化。

近些年，市场上出现了一些基于智能手机平台的应用软件来监测心率的变化，这些软件的测量方法是通过手机摄像头，它使用补光灯作为光源，在光源下，手机摄像头通过计数人体皮下毛细血管跳动的频率来计算出心率。这种方法显而易见地只能测量出心率，做不到显示心电图波形。

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