摘 要

如今，心血管疾病对人类生命的威胁愈发严重，人体心电的监测系统的研究也逐渐成为当下的研究重点。随着各项技术的成熟，研制出一款便携智能实用的心电监护仪器已经可以实现。

本文主要硬件方面在介绍了一种采集和存储人体心电信号数据的原理及实现方法。首先对便携式心电技术的意义和研究现状做了介绍，并阐述了心电学的基础知识及心电图导联方法。然后在明确系统功能的基础上对各功能模块进行了研究，确定了本次的设计方案，即使用微处理器（C8051单片机）、心电信号采集处理芯片（ADAS1000），蓝牙传输模块(HC-08)及存储芯片（CH376）。然后从系统的硬件电路原理分析和设计、电路搭建与调试方面等介绍了便携式心电监护系统的设计过程。硬件电路原理图和PCB设计通过Altium Designer完成。最后对硬件的焊接和调试中出现的问题做了说明。

关键词： 心电数据 采集 存储 便携 ADAS100 C8051

Portable ECG data acquisition and transmission

Bias in hardware

Abstract

Today, cardiovascular disease is a more serious threat to human life. Due to this, the research on ECG monitoring has gradually become a research focus at the current. Due to the rapid development of technology, designing an ECG monitoring instrument which is practical, portable and intelligent has been able to achieve.

The paper mainly introduced the principle and implementation method of MCU-based human ECG monitoring system. First, the significance and status of portable ECG technique were introduced in this paper. The paper also described the basic knowledge of ECG and the methods of ECG lead. Then through a reach on each function module based on explicit system function, conclusion had reached as following: the microprocessor would be used in our system (C8051), the ECG signal acquisition and processing chip (ADAS1000), the Bluetooth transmission module (HC-08) and storage chip (CH376). Then it expounded the design process of the portable ECG monitor system from the aspects of hardware circuit principle analysis and design, circuit construction and debugging. Hardware circuit schematic and PCB design were completed by using Altium Designer. Finally, there were explanations of the problems occurred during the process of hardware’s welding and debugging.

Key Words: ECG data; Collection; Storage; Portable; ADAS1000; C8051

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2研究现状 1

1.3系统设计目标 3

第二章 心电基础 4

2.1心电信号特征 4

2.2 常规心电图 4

2.3 ECG导联方式 5

第三章 硬件系统和电路设计 7

3.1总体设计思路 7

3.2各模块方案选择 7

3.2.1心电采集前端系统设计及方案选择 7

3.2.2核心控制器选择 8

3.2.3 存储系统设计及方案选择 9

3.2.4传输系统设计及方案选择 9

3.2.5电源设计的方案选择 10

3.3硬件电路设计 11

3.3.1电源设计 11

3.3.2心电信号采集前端设计 12

3.3.3主控模块设计 16

3.3.4存储模块设计 18

3.3.5 蓝牙模块与单片机通信电路设计 20

第四章 PCB板设计及焊接调试 22

4.1设计思路 22

4.2具体设计 22

4.3焊接与调试 24

第五章 总结 26

参考文献 27

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

心血管疾病对人类生命的威胁愈发严重。我国死于心血管类疾病的人数较多，其中的大部分患者都是因没能及早察觉病变而耽误了最佳治疗时间。可见对心血管疾病的预防和诊治是现今医学界面对的重要挑战。医学工作者通过分析心电信号的特性、规律可以及早地发现和诊断出病变情况。所以将心电数据准确无误地采集出来，为医生诊断病情提供依据是非常有意义的课题。医学实践表明，若能早些发现心律失常的征兆，及时采取抢救措施，绝大部分心率失常患者可以规避死亡。

近年来，电子技术发展速度迅猛，医用电子监测系统广泛运用于临床医学。这种设备主要的参数就是心电图，所以称之为心电监护设备。

通常我们所见到的心电图都是病人在平躺时由心电数据采集仪器记录下来的心电活动。当前经常使用的动态心电图设备大部分都是由微型计算机、固态的记录器、回放设备和打印机等构成，它的优势是选用的处理信息的微机档次较高，便于人机对话。然而这种动态心电图设备价格昂贵，不可能在全国范围内普及，尤其是贫困地区，这极大地限制了该技术的普及范围，导致的结果就是绝大部分人没有机会在治病时使用到动态心电图仪，自然便耽误了发现和治疗心脏疾病的最佳时机。因此，急需一种既物美价廉，操作方便，又能满足临床需求，适合在我国广大农村县、乡镇医院乃至家庭使用的类似产品。

随着微电子技术、微处理机技术、无线通信技术逐步走向成熟，研制出一种既可以自动采集、传输和存储心电数据，又可以回放采集到的信息的心电监测设备已经成为可能。

1.2研究现状

1957年，美国物理学博士Norman J Holter 发现了一种长时间记录病人在正常活动状态下的心电活动的方法，称作动态心电图。它使用便携式的记录仪器持续采集人体24h或更长时间的心电活动数据，再通过计算机系统进行回放、处理和分析，最后由打印机将心电图输出。该设备的心电信息存储的介质是盒式磁带。它存在的主要不足是：使用磁带记录方式，致使主机体积过大，重量偏重；记录时间一般不超过24h；不具备实时监测的功能。

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