基于单片机的家用便携式心电监测仪设计

1、项目编号南京工程学院大学生科技创新基金项目立 项 申 报 书项目名称：基于单片机的家用便携式心电监测仪设计 负 责 人： 学 号： 指导教师： 院 系： 通信工程学院 联系电话： 填表日期： 2011年12月8日 共青团南京工程学院委员会印制负责人姓 名学号班 级专 业电子信息工程联 系 电 话指导教师姓 名 专业/研究方向单片机设计职称/职务 联 系 电 话 负责人近年来承接、组织、参与的学术科技活动情况（含科技项目、学术论文名称、完成时间、鉴定、发展以及获奖情况等）首次参加此类活动项目组其他成员情况序号姓名学号班 级专业项目分工签名12 项目组其他成员近年来承接、组织、参与的学术科技活动情

2、况（含科技项目、学术论文名称、完成时间、鉴定、发展以及获奖情况等） 研 究 项 目名 称基于单片机的家用便携式心电监测仪设计课题性质 R自然科学类 人文社科类申请经费3200元 一、项目的研究意义、国内外研究现状、水平和发展趋势，研究预期达到的科学技术水平、社会和经济效益。心电图是反映心脏兴奋的电活动过程，它对心脏基本功能及其病理研究方面，具有重要的参考价值。心电图可以分析与鉴别各种心律失常；也可以反映心肌受损的程度和发展过程和心房、心室的功能结构情况。医生是根据心电图对患者进行心脏病诊断和治疗的,但是目前在医院中使用的心电设备一般体积较大、费用较高,患者需要到医院进行心电信号的监测,但是至少

3、在下述几种情况下患者采集心电信号是不方便的：1、由于心脏病是一种慢性疾病,患者平时在家中监测病情,需要一种家用心电采集设备，2、有一些患者在平时心电图是正常的， 只有在发病时心电图才异常，而发病持续的时间很短，等患者到了医院可能心电图已经正常了，所以需要一种能够随时进行心电信号采集的设备；3、在一些特定情况下需要采集和监测心电信号，例如记录人在运动状态时的心电图。这些情况表明需要一种家用的、低成本的心电监测仪。医疗领域的发展可以分为两个阶段,过去以医院为主的医疗保障体系和最近几年大力开展的社区医疗服务.以家庭为主的医疗已经发展成为主体.因此服务行业涌现出很多医疗设备,其中心电监测设备居多,心电

4、检测设备过去在医院才可以见到,而如今随着社会的发展,越来越多的心电监测设备流入市场,但是这些设备并不是便携式的,通常设别体型比较大不易于随身携带,还有就是设备的价格比较高,并不是平明大众可以购买的 .这些设备很多都是从外国引进而来,需要的专业知识比较多,很多人无从下手更别说是运用这类设备了,这导致很多人享受不到这种医疗服务,因此研发出一种便携式而又价格相对便宜易于操作的心电监测仪器是很有必要的.最近几年，在国外，一种以传感器网络构成的人体生理信号监测仪器得到了迅速的发展。该类设备由大型的微机系统逐渐发展成以单片机为核心部件的微型控制系统是目前的一个发展方向。它以期通过固化在单片微机系统内的程序

5、来实现数据的采集、存储、分析和再现。在这种小型设备研制伊始，受制于单片机的发展，采用的单片微机芯片几乎都是低位的C51系列单片机，随着单片机技术的发展，功能越来越强大越来越精密的高位单片机更多地应用于此种系统中，随着传感器技术的发展，简单方便的无创式传感器也应用到此种设备中来。最近几年国内的基于嵌入式技术的便携式多参数人体生理信号检测仪以及远程监测系统正在如火如荼的进行着，已经逐渐建立起以家庭监护为基础的“家庭一社区一医院”三层远程检测系统”。研发出一种低成本、便携式的心电图检测仪器可以让很多人可以随时随地检测自己的心电是否正常。如今的社会每个人都奔波于自己的事业很少有人能够定期的去医院体检，

6、这导致国人的体质逐年下降，所以如果可以研发出便携式心电图监测仪器，会方便很多人。这款心电图检测仪器是面对大众化价格不会太高，很适合平民大众的使用。二、项目的研究内容、预计突破或解决哪些技术难题、研究的创新点。本课题所设计的监测系统，可以同步采集人体的心电信号，并通过显示器显示出数据信息。主要内容为以下四个部分：(1)人体生理信息监测与分析系统的硬件体系设计(2)人体生理信号的数据采集、存储、显示、上传模块的软件设计(3)人体生理信号的数据处理(4)人体生理信号的数据压缩在设计过程中，主要解决的问题:1.在数据采集部分，传感器的选型是关键问题之一，记录心电使用什么类型的传感器、价格怎么样、能否买

7、到、控制是否方便、效果怎么样。 2.数据处理部分，需要用模拟电路对心电信号进行放大、滤波选择出理想的波形。 3.微控制器对其进行采样、数据处理和数据传输。其中对单片机的程序编写等是关键问题。 4.对分析出的波形和数据进行压缩、输出等。 5.在以上工作完成的情况下，还可以加上报警功能。在波形输出的时候，系统做简单的判断，对于心率过快、过慢、心率不齐等情况作出报警。三、项目的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析该项目的技术路线和实验方案：1、 前期工作：充实自己的知识面。掌握传感器的原理和使用、了解模拟电路的设计思路及方法、学习单片机的使用以及其中遇到的编程问题的程序设计。2、 中期工作：将数

8、据采集模块（传感器部分）和数据处理部分（模拟电路部分）以及数据输出部分（显示器部分）整合起来。测试各个部件的功能是否正常，调整各个模块性能、元件参数等。3、 后期工作：设备的性能调试和功能测试。采集人体的心电图，观察结果是否精确，做出改正，保证设备的功能可以和预期的实验目的吻合。四、研究工作条件和基础（包括前期研究工作基础，已有研究成果，现有的主要仪器设备、研究技术及协作条件等）课题基本原理图：传感器的选择:在项目的初期准备工作时,从书籍、网络上查询资料，寻找合适的传感器。型号功能价格生产厂家是否可采用AL-003心电图信号、测量体温和心率贵中西集团否M351195测量心脏的电压波形贵中西远大

9、科技有限公司否HKD-10A模拟信号输出单导心电信号380合肥华科电子技术研究所可采用（适中）HKD-10B输出单导二进制数字心电信号460合肥华科电子技术研究所可采用（适中）HKD-10CUSB接口的单导数字心电信号560合肥华科电子技术研究所可采用（较贵）系统原理设备框图：实验室已有设备:示波器、数字电源、函数发生器、万用表以及焊接工具等五、预期研究成果1、设计并制作完成硬件系统2、设计并调试相应控制软件3、撰写研究报告六、考核目标能够运用设计好的硬件系统进行人体心电图的检测，对异常情况进行提示，进而在液晶屏或计算机上面完整的显示相应波形。七、主要参考文献或资料1李绪勇，毛晓波. 便携式人

10、体生理参数参数检测仪器设计 电子设计工程第17卷.20092张亚君，余永明，洪明.一种便携式心电监测仪的设计 电子器件第33卷.2010 3白霄波，朱峰.基于单片机的便携式心电检测仪 自动化技术与运用.2004 4董伟超，猛令军，张会新.一种低噪声便携式的心电检测仪器设计.现代电子技术.20095罗吉，基于ADuC7026的心电监测设备J.清华大学学报.2011,10八、经费预算支 出 科 目金 额（元）计 划 根 据书籍资料及其他500 与课题研究开发相关书籍及交通等所有支出仪器设备费900 心电传感器，单片机仿真器，编程器电路板制作费800 计划23版，46块各种芯片及外围器件600 单片机、液晶屏、高速AD、DA等资料打印复印及上机费400上机时数约500小时总经费 3200 元，其中申请3000元，自筹 200 元项目组意见（项目的意义、项目组成员的学术水平、完成本项目的条件、填报内容的真实性等）该项目具有较强的实际