摘 要

随着人们生活水平的提高，人们对身体健康的重视程度也相应的提高。由于集成电路的飞速发展，电子产品已经进入各个领域。因此便携式低功耗系列的医疗设备应运而生。由于有些心脏病患者的心脏跳动需要长时间监测，但是一直待在医院并不现实，便携式心电监测系统可以方便的监测心脏信号，可以及时了解病情，可以满足他们的需求。

本文所研究和设计的低功耗便携式心电监测系统属于穿戴式医疗设备。考虑到心电信号的微弱和干扰，心电信号的处理模块包括：心电信号初步放大电路，信号的滤波电路，信号的再次放大电路，电平抬升电路，模数转换模块，心电波形显示模块。

本设计最终达到的效果是可以在液晶屏上实时显示心电波形。

关键词：信号处理电路；波形显示；数据处理

Abstract

As people's living standard is improving, People's emphasis on physical health is also rising accordingly. Because of the integrated circuit developing fast, we can find electronic product easily in many areas. So low-power portable medical equipment arises at the historic moment. Some patient with heart disease need be monitored for a long time, but they can not stay at hospital. A lower-power portable ECG monitor can monitor the heart signal easily, so the lower-power portable ECG monitor can meet their needs.

In this paper, the research and design of a low-power portable ECG monitor belong to wearable medical equipment. Considering the weak ECG signal and interference, the front part of ECG signal processing part includes ECG signal amplifying circuit, signal filter circuit, signal amplifying circuit, voltage lift circuit, the behind part of the ECG signal processing includes analog-to-digital conversion.

This design can display the real-time ECG waveform on the LCD panel.

Keywords: signal processing circuit; waveform display; data processing

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究的目的及意义 1

1.2 心电监测系统研究现状分析 1

1.3 低功耗便携式心电监测系统的发展现状 2

1.4 心电监测系统的设计的主要工作及论文章节安排 2

1.5 本章小结 3

第2章 低功耗便携式心电监测系统总体设计方案 4

2.1 心电监测系统功能分析 4

2.2 心电监测系统的模块划分 4

2.3 心电监测系统的模块设计方案 6

2.3.1 心电信号分析 6

2.3.2 模拟信号处理方案分析 6

2.3.3 模数转换模块方案选择 6

2.3.4 心电监测系统数字信号处理方案选择 7

2.4 本章小结 7

第3章 心电监测系统硬件电路的设计 8

3.1 前置放大电路模块硬件电路设计 8

3.2 滤波电路模块硬件设计 9

3.2.1 低通滤波器的硬件电路设计 9

3.2.2 高通滤波器的硬件电路设计 10

3.2.3 系统滤波部分硬件电路设计和仿真结果分析 11

3.3 后置放大电路设计 13

3.4 50Hz工频陷波电路设计 14

3.5 电平抬升电路的设计 16

3.6 AD转换模块方案选择 18

3.7 液晶显示部分硬件电路设计 18

3.8 单片机控制模块方案 19

3.9 电源模块设计 20

3.10 本章小结 20

第4章 心电监测系统软件设计 22

4.1 系统软件开发环境的选择 22

4.2 软件设计流程 22

4.2.1 液晶初始化函数 22

4.2.2 描点模块的软件设计 23

4.2.3 AD模块的软件设计 24

4.3 整个软件运行流程图 24

4.4 本章小结 26

第5章 系统调试与分析 27

5.1 系统硬件电路调试 27

5.2 调试过程中部分结果 28

5.3 本章小结 29

第6章 结论 30

参考文献 31

附录A 低功耗便携式心电监测系统模拟信号部分 32

附录B单片机模块原理图 33

附录C 实物图 35

致谢 38

第1章 绪论

1.1 研究的目的及意义

电子技术的发展极大的推动了世界的发展，电子技术已经渗透到各行各业，电子产品让很多事情变得方便，提高了各行各业的工作效率，并且提高了人们的生活水平，随着人们生活水平的提高，人们对于自身身体状况越来越注意，低功耗便携式医疗设备需求越来越大，医疗设备正在朝着这个方向发展。对于一些慢性的疾病，医生需要长时间的观察才能得出准确的结论，医院的医疗设备并不能达到长时间观察的目的，可穿戴的设备弥补了这一空缺，在身体状况监测方面占有一席之地。

低功耗便携式心电监测系统属于可穿戴设备之一，可以实现对人体心电信号的长时间的实时监测，并且将数据进行存储，当需要时，可以读取以前存储的数据进行观察，有助于医生得出准确的结论。除此之外，还有一些便携式医疗电子设备进入了很多家庭中，例如血糖仪，血压仪，电子温度计。随着中国老龄化的加重和电子技术的发展，便携式医疗设备的前景非常看好。

现在医院里面所使用的心电监测系统功能强大，但是相应的体积比较大，价格贵，对经常需要进行心电监测的人群并不适用，本次设计的目的在于提取心电监测仪的关键功能，它的优点在于低功耗和便携式，它能实现的功能有：对人体心电信号进行提取和波形显示。

1.2 心电监测系统研究现状分析

随着电子与信息技术的不断发展，电子技术在医疗领域的应用逐渐增多，欧美国家的进度较快，并且率先提出了医疗设备的小型化和家用化。心电监测设备是其中的重要一项，因为心脏搏动的节律是人体生理状态的重要标志之一。心电信号作为一种非常典型的生物电信号，是对心脏活动的一种客观表达，在不同的层次上记录了心脏的工作状态，再加上心电信号容易监测，所以心电信号的采集与分析是生物医学领域的一个热点，并且会用到很多方面的信息技术。国外的心电监护仪设备先进，精确度高，相应的价格比较贵。

中国的动态心电监测起步比国外晚，起初只有大型的医院有心电检测仪，随着时代的发展、科学进步，心电监测仪已经增加了很多功能，并且越来越微型化。随着人们对自身的健康状况的重视程度增加，动态心电监测技术得到了快速的发展，心电监测仪已经进入到普通家庭中。