论文总字数：24362字

摘 要

心血管类的疾病已经变成威胁人类健康的最重大的疾病之一，而目前治疗和监测该类疾病的最重要的依据就是心电图^[1]。而传统的心电图仪器主要是通过串口线和PC机相连，不仅连线繁琐，而且它的体积很大、价格较高。随着电子和计算的快速发展，现在电子和计算机与传统医疗设备相结合的产品正在朝着智能化的方向发展，很多医疗设备正走进个人的家庭^[2]。而本设计是基于蓝牙技术的心电动态监护系统，主要功能是采集人体心电信号之后通过蓝牙将数据传送给手机app绘制动态的心电图^[3]。它不但成本低廉、体积较小且携带方便，而且符合智能时代的发展方向，对监测心血管类疾病有重大意义。

关键字：心血管疾病、心电图、蓝牙、动态、绘制

ABSTRACT

Cardiovascular diseases have become one of the most serious diseases that threaten human health. At present, the most important basis for the treatment and monitoring of such diseases is the electrocardiogram. The traditional ECG equipment is mainly connected to the PC through the serial port line, not only cumbersome wiring, and its large size, higher prices. With the rapid development of electronics and computing, products combining electronics and computers with traditional medical devices are now moving in an intelligent direction, and many medical devices are entering into personal homes. The design is based on Bluetooth technology ECG dynamic monitoring system, the main function is to collect human ECG signal through the Bluetooth data transfer to the mobile app to draw a dynamic ECG. It is not only low cost, small size and easy to carry, but also in line with the direction of development of the smart era, of great significance for the monitoring of cardiovascular diseases.

Keywords:Cardiovascular Disease; Electrocardiogram; Bluetooth; Dynamic Drawing

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 本课题研究的意义 1

1.3 国内外研究现况 2

1.3.1 国外研究近况 2

1.3.2 国内研究近况 3

1.4 课题研究的任务 3

第二章 方案的论证 5

2.1 系统方案的选择 5

2.1.1 主控芯片的选择 5

2.1.2 心电检测芯片的选择 7

2.1.3 蓝牙模块的选择 7

2.1.4 电源模块的选择 7

2.2 总体设计方案 7

2.2.1 整机系统 8

2.2.2 整机工作原理 8

第三章 硬件电路设计 10

3.1单片机最小系统电路设计 10

3.1.1 stm32f103资源介绍 10

3.1.2 stm32f103c8t6最小系统电路设计 11

3.2 AD8232心电检测模块电路设计 13

3.2.1 AD8232芯片介绍 13

3.2.2 AD8232心电采集电路设计 14

3.3 HC-05蓝牙模块电路设计 15

3.3.1 HC-05蓝牙模块介绍 15

3.3.2 HC-05蓝牙电路设计 17

3.4 AMS1117-3.3V稳压模块电路设计 18

3.4.1 ASM1117芯片介绍 18

3.4.2 ASM1117稳压电路设计 19

第四章 系统程序设计 20

4.1 开发软件介绍 20

4.1.1 MDK简介 20

4.1.2 Eclipse简介 20

4.2 单片机程序开发 21

4.2.1 主程序流程图 21

4.2.2 串口子程序 22

4.2.3 AD采集子程序 23

4.3 Andriod软件开发 24

4.3.1 bluetooth的使用 24

4.3.2 timer的使用 26

4.3.3 SurfaceView的使用 27

第五章 系统调试 29

5.1 下位机调试 29

5.1.1硬件电路检测 29

5.1.2硬件程序及功能调试 29

5.1.3下位机功能调试 31

5.2 上位机软件调试 31

5.3 系统联调 34

结束语 36

致 谢 37

参考文献 38

附录A 源程序 40

附录B 原理图 43

第一章 绪论

1.1 课题背景

进入21世纪之后，计算机和电子的水平都取得飞速发展，人们生活水平也取得大幅度提升。人们的生活和工作方式在被科技的发展不断改变的同时，人们的思想观念也发生了巨大的变化，人们不仅仅只是满足于物理的需求，而更加注重生活环境的舒适、方便以及自身的健康。“健康”也不再指的是传统意义上生理的健康，它有了更加全面的定义，包括社会活动的完好状态、生理上的健康和心理上的健康^[4]。社会飞速发展带给人们丰厚的生活条件的同时也带来了许多弊端，人们的身心压力变的更重，所以这几年的心血管类疾病的发病率也迅速提高，它已经变成现代社会威胁人类身体健康的重大疾病之一^[5]。而现在对于监测和治疗心血管类疾病的主要依据就是心电图，它在现代医学中起到越来越重要的作用，主要是因为它使用起来简单方便、同时也比较直观，不会对人的身体产生损害。随着科技的不断发展让计算机和电子技术已经进入了各个领域，现在很多的医疗器械已经将计算机和电子技术应用进来，它们可以为人体产生的各种信号（心电信号）的监测处理提供了非常强大的工具，它广泛应用于运动医学、基础医学和临场医学的研究中，并在其中扮演着非常重要的作用。目前很多用到心电信号采集的与健康相关的便捷监测仪器仪表已经进入个人家庭和一些社区，不再仅仅只是应用到医院等一些大型场合，这也就是大家常说的科技与医学相结合的“家庭医疗工程”（HHCE）。家庭医疗工程^[6]的相关设备除了具有现代医疗设备的功能特点外，还体现了自身的先进性和科学性，不仅仅稳定可靠、操作简单方便，而且在它的体积和价格方面都能适应家庭的需要。在家中就可以使用诊断和监护仪器来监测患者的一些生理参数（如心电、体温和血压等）来帮助医生掌握患者的病情，而省去了去医院的繁琐，节省时间和费用。

1.2 本课题研究的意义

传统的心电监护设备主要工作过程是心电仪^[7]将监测到的心电数据通过串口发送给PC主机，PC机收到数据之后进行分析、处理，最后打印出来。但是它体积较大，连线繁琐，安装比较复杂。如果在主机和心电监护仪之间的连线能够更加的简洁方便，这将能够让监护仪 变得更加方便可用。所以我们着力开发一种无线的动态心电监护仪，数据通过无线模块进行无线传输，既省去了监护仪和主机的连线繁琐，提高了方便可用性，同时也可以通过无线将多台设备（多个病房）进行集中实时监测管理，减少了对病人的束缚，病人也可以自由活动。

目前最为常用的短距离无线连接技术之一——蓝牙技术，目前有很多种电缆连接的方案都被蓝牙无线传输方案取代，蓝牙技术使用统一的短距离无线数据链路，可以将数据穿过墙壁或者公文包等障碍物之后在各设备之间进行数据信息交互，方便快捷、体积小、成本功耗低。现在大多数的穿戴设备都采用的是蓝牙传输方案，主要得益于它的体积小功耗低的优点，尤其在对于数据传输速率^[8]要求不高的便捷、可移动设备，它的优势得天独厚，几乎可以把它集成在所有数字设备中。除了蓝牙是最常用的短距离无线连接技术之外，红外、HomeRF家用无线局域网技术和IEEE802.11无线局域网技术也是应用的比较广泛的短距离无线通信技术。虽然蓝牙具备了很多优点但是其他的方式也在其专用的领域有一席之地，他们经过时间的洗礼和前人的不断改进，变得愈发稳定完善。虽然它们和蓝牙都工作在同一个频段，之间有一定的竞争和相互影响，但是它们大体都有了自己偏向的领域，企业办公的无线网络基本上都采用IEEE802.11无线局域网，HomeRF主要被用在家庭中的智能设备与智能终端的通信，对于红外由于光的直射特性，红外传感器只能直线传播，不适合障碍物多的地方，并且传输速率较低传输距离短^[9]。而蓝牙技术则适合应用在各种代替有线数据电缆的场合，尤其在可移动便捷设备中。现在这几种技术的较量都处于并存的状况，他们都有各自擅长的地方，但是他们之间有一个弊端就是彼此处于同一频段，同时存在的情况可能会发生一些干扰。但是眼光放远一点，随着科技和市场的发展这些短距离无线通信技术终会融合，对于本设计的心电监护仪最适合的是蓝牙技术。因此，基于蓝牙技术的心电动态监护系统具有很大的研究价值^[10]。

1.3 国内外研究现况

1.3.1 国外研究近况

心电仪是最早在1961年被西方发达国家发明出来并把它们应用在医学临床检测方面，一直到1980年左右，心电动态检测仪借助原有的技术变得更加完善，产生了更加精确的设备，测量方法也变得更加先进采用多导联^[11]的方式，最多到到12个。后来到了21世纪之后，西方的发到国家开始投资去研制远程的心电检测设备，美国当时投资了一百五十多亿，接着欧盟也加入到当时的行列投资金额达到一百七十五亿之多。当时最早的远程心电检测技术是通过电话线来进行信号的传输。先是使用使用当时的心电检测设备获取心电信号，然后将其调制成电话信道的语音信号，当远程接收端接收到语音信号之后，再将其解调成测量的心电信号，从而在计算机上绘图显示。

1.3.2 国内研究近况

我国的心电检测发展较晚，到了大约20世纪80年代我国才从国外引进了当时西方测量心电的先进设备^[12]，至此我国心电检测才算有了起步。后来为了能够更好和更快的保存心电检测的数据，我国发展出来固态保存记录的仪器去代替原有的磁带式记录。跟随着国外发展的脚步，我们也逐步开始研制多导联监测去代替原有的测量方式。到了现在，原始的测量方式的弊端逐步显示出来，便捷式的检测设备在国内迅速发展，它们不仅成本较低，而且移动方便能对人进行全天监测提早发现人体问题，这将是未来我国医疗设备^[13]发展的方向。

1.4 课题研究的任务

基本任务包括：系统控制方案的设计；相关的元器件选型（包括主控和通信模块等）、元器件的购买（比较价格、稳定性）；单片机和硬件电路的模块化测试；单片机系统程序的编写；单片机与系统外设电路的连接；上位机的编写；软硬联调。

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