基于ARM的心电检测模块--答辩.ppt

基于ARM的心电检测模块 专业班级 通信工程05 2班指导老师 窦建华答辩学生 王露 课题背景 随着我国人口老龄化的加剧 心脏疾病的患病率也越来越高 所以心脏疾病的防治就显得很重要 但当前市面上心电检测设备在设计时都侧重于供医院和社区医疗使用 对家庭保健来说存在着如价格昂贵 专业性强 用户操作不便 智能化比较低等缺点 因此 研究开发适合预防保健的基于AR 的便携式心电检测模块有着重要的意义 设计思路 心电检测模块主要由心电信号采集和信号处理两部分构成 信号采集部分 将心电信号通过放大滤波 调节为符合A D转换输入允许范围的信号 然后通过模数转换器 转换为数字心电信号 最后发送到PC机 进行信号处理 信号处理部分 实现QRS波检测及心率计算等功能 心电信号的特点 很微弱 幅值只有10uV 4mV频带为0 05 100Hz采集时 存在着多种干扰信号 心电信号中的噪声 基线漂移工频干扰电极噪声电子设备产生的高频仪器噪声 基线漂移主要是由温度和呼吸引起的 基线漂移噪声幅值可达心电信号的15 频率约是0 015 0 03Hz 因此 可采用截止频率为0 035Hz的模拟高通滤波器来滤除此项噪声 工频干扰主要来自环境中的工频50Hz及其各次谐波 其幅值最大达心电信号峰峰值的50 可采用右腿驱动电路和50Hz陷波电路来滤除工频干扰 电极噪声分为电极接触噪声和电极移位干扰 1 电极接触噪声是由于电极和皮肤接触不良或是被测人体和检测系统脱离引起的 2 电极移位干扰是由于电极与皮肤间的阻抗随着电极移动发生了改变而引起的 因此 只要在检测前清洁肌肤 然后使用一次性心电电极并正确放置电极 就可以避免电极噪声 电子设备产生的高频仪器噪声最有可能的高频干扰为手机等通讯设备 因此 使用本设备检测时禁止在周围拨打或接听手机 信号采集电路 根据心电信号及其噪声的特点 可得到电路框图如下 各部分电路说明 缓冲放大电路 起隔离作用 提高放大器的输入阻抗 降低输入噪声 原理图如下图所示 右腿驱动电路 把混杂于原始心电信号中的共模噪声提取出来 经过一级倒相放大后 再返回到人体 使它们相互叠加 从而减小人体共模干扰的绝对值 提高信噪比 它还能够将50Hz的工频干扰降低到1 以下 而且不会将心电信号中的50Hz有用信号除去 原理图如下图所示 屏蔽层驱动电路 尽管大部分噪声以共模形式存在于人体 但还有少部分以共模形式存在的干扰噪声以差模信号的方式进入放大器 而放大器对差模信号的放大能力很强 最终导致信号发生畸变 因此 采用了屏蔽层驱动电路 原理图如下图所示 前置放大电路 要求有足够高的共模抑制比 低漂移 因此 仪用放大器选用AD620 其中Rg 5 6K 即增益G 10 原理图如下图所示 低通滤波电路 因为心电信号是低频信号 频率为0 05 100Hz 为了去掉高频干扰 所以必须经过截止频率为110Hz的低通滤波 原理图如下图所示 高通滤波电路 用来去掉由温度和呼吸等引起的基线漂移 由于其频率约是0 015Hz 0 03Hz 所以需通过截止频率为0 035Hz的高通滤波器 原理图如下 主放大电路 心电信号的幅值范围为10uV 4mV 而A D转换器的输入范围为土5V 所以整个信号采集电路应有上千倍的增益 其中前置放大电路对心电信号己经放大了10倍 主放大电路图通过调整电位器的阻值冗P1来设置整个心电放大电路的总增益 原理图如下图所示 50Hz陷波电路