便携式心电监护仪的设计.ppt

1、便携式心电监测仪的设置修订，白玉磷，2，摘要，本章基于心电信号的生成和特点，提出便携式心电监测仪的设置修订要求，确定系统的实现功能。 同时，对前端模拟电路的构成、处理器的选择、数字系统的构成等便携式心电监测器的整体方案进行了修订。3、一、便携式心电监测器的整体设置修正方案、1.1便携式心电监测器的设置修正要求和实现功能，上节所述的心电信号是典型的体表电信号，用于采集和测量生物电信号的普遍特征，如信号源内阻大、频率低、背景噪声强、易受外在因素干扰等由于本系统需要进行大量的处理和运算，因此对处理器的数据处理能力和速度有很高的要求。 选择高速处理器时，外围设备也需要适当的性能指标。 综合考虑各方面因

2、素，系统总设置纠正要求如下： (1)进行微弱心电信号的放大和滤波等必要的信号处理。 1 )前置放大部电路为了取出微弱的信号，具有高输入阻抗，同时具有高共模抑制比，去除商用频率与电极极化电位的干扰，4，2 )设定合理的有源滤波器，进行0.03-100Hz的带通滤波器，50Hz的商用为了应对心电信号的振幅变动较大的情况，能够进行适当的增益和调整4 )使低噪声、低散射、微弱且信噪比低的心电信号不被淹没，(2)避免前置放大器的饱和(2)进行研究数据请求的收集1 )根据MIT的心电数据库， (2)根据Nyquist准则，因为通常心电数据位的数目通常为10位或更大，所以也满足这一要求；及(3)根据Nyqu

3、ist准则，因为采样电平要求为信号频率的两倍或更多，所以该系统的数据采样频率可达到至少200Hz或更高运算速度快，实时性好，功耗低，周边接口丰富2 )有良好的开发环境支持。 5、在此基础上，心电监测系统实现的总体功能是： (1)确保安全，确保人体绝对安全。 (2)对放大和滤波处理后的心电信号实时进行没有漏点的收集和传输，达到12位分辨率、200Hz的采样频率。 (3)硬件平台能够运行嵌入式Windows CE操作系统。 (4)系统具有大容量的外部存储器，可以将U-BOOT、内核、文件系统等影像文件和心电图数据记录到外部存储器中。 (5)实现了良好的人机接口，允许用户通过触摸面板控制程序执行，在

4、LCD液晶面板上观察心电信号。 (6)实现通信功能，可以直接与PC机通信，也可以通过互联网实现远程监视。 1.2便携式心电监视器的整体方案便携式心电监视器包括电源及充电切换电路、医用电极、输入缓冲及十二通道切换电路、心电信号调节电路(前置放大电路、高通滤波电路、低通滤波电路、陷波电路、末级放大器)、ARM9处理器、LED显示器键盘及报警电路、便携式心电监测器的结构框图、7、医用电极从人体表面提取心电信号，通过屏蔽电缆与具有过电压保护功能的输入缓冲和通路切换连接，屏蔽电缆减少了分布电容的影响，过电压保护能够防止人体静电对电路的破坏。 典型的心电信号峰值为1mV，信号频谱分布为0.03-100Hz

5、，经过心电信号烹调电路的滤波放大处理成为0-5V的信号，发送至模数转换器的控制，简化了电路设定修正。 由模数转换器转换的心电信号根据需要直接或控制逻辑数字滤波并转发给ARM系统，并且同时存储在片外存储器中。 控制逻辑与片内存之间以DMA方式进行通信，有效减少芯片的动作时间，降低功耗。AMR系统处理器采用Samsung公司的S3C2440A，在其体积小、功耗低、存储容量大、开发便携式心电监测系统的硬件基础上，主要完成人机交互的LED显示与控制，实现心电信号警报的判别算法为了进一步简化电路设置、降低系统成本，SC2440A处理器本身丰富的外围接口代替无线通信模块来实现与上位机的数据传输，其中选择诸

6、如RS232、I2C、SPI、USB等多种通信协议且系统、8、2、便携式心电监视器的数字系统设定心电信号的数字处理部分需要完成的功能是对完成调整的心电信号进行高分辨率的A/D采样和对完成调整的心电信号进行高分辨率的A/D采样满足上述需求的数字系统CPU采用功能强、功耗低、开发方便、三星公司的ARM9系列S3C2440A处理器。 2.1电路整体结构框架设置修订、9、2.2电源方案设置修订和实现便携式心电监护仪的连续运行能力，系统有两种电源方案： (采用1800mAh的锂离子电池供电，其能量密度高，工作范围广， 没有记忆体效果等的优点，特别是适用于便携式设备的能量解决方案的外部电源被允许的情况下，

7、从电源适配器对系统部分供电的同时，通过充电切换电路对锂离子电池充电。 可根据情况通过微动继电器或模拟开关进行切换充电。 由于在电源系统的构成图、10、2.3数据蓄积与传送设定修正本监视器设定修正中收集到的心电信号的最高频率为100Hz，因此为了不使转换后的信号失真，采样率必须在200Hz以上。 若以12位的精度进行采样，则一次转换的数据需要2字节的存储空间，为了记录24小时的心电数据至少需要32.9MB的存储空间，并且存储器需要不破损停电的特征。 综合以上要因，选择闪存作为心电监视器的主要存储介质。 闪存是一款在线可多次擦除的非易失性存储器，具有即使关闭电源也不会丢失数据、小型、低功耗、耐震性强等优点。11、总电路图、12、总结，在本章中对心电监视器的低消耗电力设定修正进行了叙述，低消耗电力设定修正不是从某个水平、某个角度的设定修正问题，而应该从整体的角度来考虑，是硬件设定修正和软件控制协作的协调过程。 监视器使用低功耗期间，通过在采