(完整版)基于STM32的便携式心电图仪设计

基于STM32的简易心电图仪设计作者：孙晓铮刘颖刘霁宇来源：《中国科技博览》2016年第06期[摘要]本文设计了一个简易的心电信号（ECG）仪，可以测量人体心电信号并放大，经过后续电路处理后在液晶屏上显示出来心电信号和每分钟脉搏跳动的频率。

[关键词]ECG；AD620；低通滤波；带阻滤波；STM32；中图分类号：TH772.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0141-011 引言人体心电信号含有大量反映人体健康状况的信息，通过分析人体脉搏信息来诊断病症，是传统中医学中的重要组成部分。

当代以来，随着电子技术和计算机技术的发展，人们能够将人体心电信号提取出来，直观地显示在各种显示器上。

特别是ECG测量仪的出现，大大推动了医学的发展，为人类的身体健康做出了巨大贡献。

人类通过观察和分析人体心电信号波形，能够更快更精准地诊断各种病症。

本设计侧重于弱信号检测，涵盖了放大器设计、噪声抑制、有源滤波的技术。

系统结构如图所示。

设计核心在于符合要求的放大电路设计，采用仪用放大器作为前置级较为适宜；同时为了消除高、低频噪声并进一步提高电压增益，还应设计有源滤波电路作为后续电路。

2 硬件电路设计2.1 前置放大器设计由于人人体心电信号幅值约为50μV～5mV，属于微弱信号。

人体电阻、检测电极与皮肤的接触电阻等为信号源内阻，一般为几十千欧，为了减轻微弱的心电信号在内阻上的衰减，要求心电放大器具有很高的输入阻抗；另外人体相当于一个导体，会受到包括50Hz工频干扰在内的各种电磁信号的干扰，因此要求心电放大器具有较高的共模抑制比，并且具有低噪声、低漂移等特性。

AD620是一款低成本、高精度仪表放大器，仅需要一个外部电阻来设置增益，增益范围为1至10000。

此外，AD620采用8引脚SOIC和DIP封装，尺寸小于分立电路设计，并且功耗更低（最大工作电流仅1.3mA），因而非常适合电池供电及便携式应用。

基于STM32的便携式心电图仪的设计与实现基于STM32的便携式心电图仪的设计与实现摘要：随着人们生活水平的提高和医疗技术的发展，人们对健康状况的关注也越来越高。

心血管疾病是威胁人民健康的重大疾病之一，心电图作为一种常见的心血管检测工具，被广泛用于临床诊断。

本文利用STM32单片机和相关传感器构建了一款基于STM32的便携式心电图仪，具有便携性强、实时监测及数据存储等特点，方便患者随时随地进行心电监测，并利用PC进行数据分析，为医生提供辅助诊断。

关键词：STM32；便携式心电图仪；心血管疾病；传感器；数据分析第一章引言随着现代医疗技术的不断发展，人们越来越关注自身的健康状况。

心血管疾病作为一种常见的健康问题，对人们的健康产生了严重影响。

心电图是一种常见的心血管检测手段，可以通过记录和分析心脏的电活动，帮助医生进行诊断和治疗。

传统的心电图仪通常体积庞大且价格昂贵，限制了其在临床和家庭使用的普及。

因此，设计一种便携式的心电图仪对于人们的健康管理具有重要意义。

第二章系统构架本系统基于STM32单片机和相关的传感器构建，主要包括信号采集模块、数据处理模块和显示模块。

2.1 信号采集模块信号采集模块是系统的核心部分，用于采集患者心电信号并将信号传输给数据处理模块。

传感器通过引导导联将心电信号采集并转换成模拟电信号，然后通过模拟信号处理电路进行滤波和放大，最后将信号转换成数字信号，并传输给数据处理模块。

本系统选择高灵敏度的心电传感器，以确保信号采集的准确性和稳定性。

2.2 数据处理模块数据处理模块主要由STM32单片机及其相关外设构成。

该模块用于接收并处理传感器传输的数字信号，实时分析信号特征，并根据预设的算法进行心电图信号的处理和识别。

在识别过程中，可以通过降噪算法过滤背景噪声，并进行心率和心律的计算。

2.3 显示模块显示模块主要用于实时显示心电图波形和计算结果。

本系统采用LCD显示屏来实现波形的实时绘制，使患者和医生可以直观地观察到心电图变化。

基于STM32的心电采集仪设计摘要随着现在社会开始步入智能化的时代，人们的生活水平也随着变好，生活质量得到明显的改善。

在人们生活质量有所保障的同时，大家开始思考怎么样才能让自己的身体不受到疾病的伤害。

人们开始思考在让生活质量变好的同时如何保障自己的身体健康，开始关注身体状况，应该怎么样去预防疾病的发生和提前得到警示。

而观察人体心脏是否健康的关键途径是由心电仪检测、绘制成波形的心电图，心电图作为判断心脏疾病的依据，给人们的健康带来福音。

所以设计一款方便携带的、具有较高的经济性和易于检测的心电采集仪是一个比较有意义和实用性的项目，也是本文的主要内容。

心电采集仪的主要设计部分是心电采集这一模块，本文将心电采集仪分成两个部分进行研究设计，第一个部分是信号采集模块，另一部分是显示模块。

设计一个能够完成信号采集、显示心电图形以及实时显示心率的心电监护设备。

研究心电采集模块的原理、模数转换的原理、设计计算心率的算法处理模块，能够实现心率和心电图的显示功能，并且要降低成本，减少体积，同时还要采集的信号具有一定的准确性，一款方便携带的心电采集仪大概就是这样的思路。

本文以STM32F106c8t6作为主控模块，max30102为信号采集模块设计一款心电仪，对心电信号有一定的准确性。

关键词：STM32；心电采集；max30102传感器AbstractWith the society entering the era of intellectualization, people's living standards have also improved, and the quality of life has been significantly improved.While people's quality of life is guaranteed, people begin to think about how to protect their bodies from diseases. People begin to think about how to protect their health while improving their quality of life. They begin to pay attention to their physical condition and how to prevent the occurrence of diseases and get warnings in advance. The key way to observe the health of human heart is to detect and draw waveform electrocardiogram by ECG. ECG is the basis for judging heart disease and brings good news to people's health. Therefore, the design of a portable ECG acquisition instrument with high economy and easy detection is a meaningful and practical project, which is also the main content of this paper. The main design part of ECG acquisition instrument is ECG acquisition module. In this paper, ECG acquisition instrument is divided into two parts for research and design. The first part is signal acquisition module, the other part is display module. A ECG monitoring device is designed, which can complete signal acquisition, display ECG shape and real-time display of heart rate. Studying the principle of ECG acquisition module, the principle of analog-to-digital conversion, designing the algorithm processing module of calculating heart rate, can realize the display function of heart rate and ECG, and reduce the cost and volume. At the same time, the acquisition signal has certain accuracy. A portable ECG acquisition instrument is probably such a way of thinking. In this paper, STM32F106c8t6 is used as the main control module, and max30102 is used as the signal acquisition module to design an ECG instrument, which has certain accuracy for ECG signals.Key words: STM32；ECG acquisition；max30102目录第1章绪论 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状和发展趋势 (2)1.3论文的研究内容 (3)1.4论文的结构 (3)第2章实现方案选择 (5)2.1主控模块的选择与论证 (5)2.1.1 STM32f103芯片 (5)2.1.2 STM32f407芯片 (5)2.2 显示屏的选择 (6)2.3心电采集模块的选择 (6)第3章心电采集仪的硬件设计 (8)3.1总体方案设计 (8)3.2主控模块的电路设计 (9)3.2.1微处理器的结构 (9)3.2.2 STM32的电路设计 (9)3.3信号采集电路设计 (11)3.3.1 心电信号的特征 (11)3.3.2 心电信号的干扰 (11)3.3.3 心电信号采集模块 (11)3.4 LCD显示模块设计 (13)第4章心电采集仪的软件设计 (15)4.1 软件开发平台 (15)4.2软件系统整体设计 (16)4.3软件系统模块化分析 (17)4.3.1系统初始化程序 (17)4.3.2信号采集程序 (18)4.3.3波形显示程序 (18)4.3.4液晶屏显示程序 (19)4.4心率算法模块分析 (20)第5章调试结果及误差分析 (21)5.1 硬件电路各模块测试 (22)5.1.1 硬件部分调试 (22)5.1.2 LCD调试 (23)5.2信号采集部分测试 (24)5.3串口通信测试 (25)5.4整体测试 (25)5.5误差分析 (27)结语 (28)附录A (29)附录B (31)附录C (31)参考文献 (55)第1章绪论1.1研究背景及意义最近几年，人类开始进入一个经济高速发展和智能科技的社会，人们的生活也变得越来越好，当今社会的人口老龄化比例也随之升高。

基于STM32的便携式心电仪的设计与实现摘要：便携式心电仪是一个可随身携带，可对个人心脏随时随地进行监护的医学仪器。

它具有携带方便、操作简单、及时监测病人自身情况的优点，为有心脏疾病的人群和亚健康人群进行预防提供了有效的检测手段。

本文首先简要介绍便携式心电仪的发展历史和国内外便携式心电仪的发展现状，其次介绍心电仪的原理，接着详细阐述心电仪系统的硬件设计和软件设计，并报告调试结果，最后对论文的主要成果进行了总结，并做出了展望。

关键词：便携式心电仪，STM32，监测Design and Implementation of PortableECG Device Based on STM32Abstract:Portable ECG device is a medical instrument which is portable and can provide personal ECG monitoring anytime and anywhere.It has the advantages of portability,simple operation and supervision on patie nts’ condition in time ,and provide an effective means of detection for people with heart disease and sub-health people to prevent. This paper gives a brief introduction to the history of the ECG device development and the current situation of the development firstly. Secondly, it introduces the principle of the ECG device. Then it elaborate on the hardware design and the software design of ECG device system, and report the debugging result. Finally, the achievement and insufficiency of my research is summarized and prospected.Keywords: Portable ECG Device, STM32, Supervision一、绪论（一）研究背景及意义随着社会的进步和经济的发展，生活水平的改善以及社会老龄化加剧，心血管疾病的发病率不断攀升，这严重影响了人们的身体健康，成为威胁人类健康的第一因素。

基于STM32便携式心电图仪的设计作者：陈爽姜帅臣张晨来源：《物联网技术》2016年第09期摘要：心脏病已经成为危害人类健康常见的疾病之一。

心电图是诊断心脏病的重要依据，而传统心电图仪体积较大，价格较高，需专业操作，不易于实时监测，便携式心电图仪逐渐成为医学界市场的主流。

文中设计了一款以STM32微处理器为系统核心的居家便携式心电图仪。

系统采用LCD触摸屏输入及显示，支持向量机算法对采集到的心电信号自动诊断，并带有SD卡存储模块及打印机模块，可将心电图数据存储并打印。

对系统进行仿真测试，可实现文中要求的各项功能。

关键词：心电信号；便携式；自动诊断；触摸屏显示中图分类号：TF325.69 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）09-00-030 引言心血管病作为危害人类健康的“杀手”，是全球医学界的难题[1，2]。

因此，如何预防心血管疾病，并将其危害降到最小，是医学界和普通百姓普遍关注的问题，而心电图是检查心脏病的重要参考依据[3]。

本文设计了一款家用便携式心电图仪，具有可靠性高、稳定性强、功耗低、操作简便等优点。

1 便携式心电图仪介绍1.1 心电导联人体体表与电极和心电图仪的连接称为导联。

根据美国心脏联合会（American Heart Association，AHA）规定的心电图仪的国际标准十二导联体系，需于人体体表同时放置10个电极，分别为左臂（LA）、右臂（RA）、左腿（LL）、右腿（RL）以及胸部六个胸壁导联（从左至右分别为V1～V6）。

1.2 功能介绍便携式心电图仪将心电信号的放大分为两级[4]，采用模拟滤波器与数字滤波器相结合的方法对心电信号进行去噪处理，去除了使用单一滤波器的局限性；将处理后的心电信号与自动诊断模块内的标准心电波形进行比对，得出结论，打印输出结果并自动存储到SD卡内，以做数据备份。

便携式心电图仪的功能结构如图1所示。

2 便携式心电图仪的硬件选型设计2.1 微处理器选型本设计选用微处理器STM32F103[5]。

第32卷 第5期2009年10月电子器件Ch inese Jo urnal O f Electro n D evicesVol.32 No.5Oct.2009收稿日期:2009-06-29 修改日期:2009-07-21项目来源:国家自然科学基金资助(60671024)作者简介:武利珍(1983-),男,山东菏泽人,杭州电子科技大学在读研究生,硕士,电路与系统专业,从事新型电子器件设计及应用,sdcxw u@ho ;张文超(1955-),男,山东青州人,教授,电子信息工程专业,从事智能仪器和生命科学仪器的教学和科研工作,zwc -zhang@Design of Portable ECG Device Based on STM32*W U L iz hen,ZH A N G Wenchao *,CH EN G Chunr ongI nstitu te of E lec tr on Dev ice &A pp lic ation ,H ang z hou Dianz i Univ ersity ,H an gz hou 310018,Ch inaAbstract:In acco rdance w ith the big size and bulky volume and not easy to carry of ECG m onitor ing equip -m ent lim itations,a new portable ECG collecting equipment of rea-l time monitoring and low -co st w as de pared to the static ECG monito r,the new design has obvious advantag es easy to cassy and fit to rea-l time operate.The device can store 24-hour ECG data and transfer data with PC through the interface of USB.The ECG w aveforms can be displayed in the TFT -LCD rea -l time and show a good interactive interface.Key words:ECG;comm on -mo de interfer ence;ST M32;portable EEACC :7210B基于STM32的便携式心电图仪设计*武利珍,张文超*,程春荣杭州电子科技大学电子信息学院,杭州310018摘 要:针对心电监护设备体积笨重、价格昂贵和不便于携带的局限性,设计了一种基于ST M 32芯片能够实时监控并且价格低廉的便携式心电信号采集仪。

基于STM32的便携式心电图仪设计作者：吴威宁来源：《科技风》2016年第16期摘要：针对心电监护设备体积和质量较大，价格昂贵，不便于携带等因素，本文设计了一款基于STM32的心电采集及分析处理系统。

相比普通的心电图仪，本装置具有可移动，便于携带和实时监测的优点，能够实现床边诊断。

本装置的信号处理电路是最关键的部分，主要完成心电信号的提取和滤波。

由于心电信号比较微弱，在采集的过程中很容易受到干扰，因此本文采用了精密仪表放大器作为主要元件。

为降低干扰，本文还设计了高通滤波、低通滤波和陷波滤波电路来完成心电信号的提取。

关键词：STM32；滤波电路；心电信号随着社会的进步，经济的发展，人口老龄化的成都越来越严重，心脏病作为一种常见的慢性疾病，也是长期以来一直威胁着人类的健康，及时的发现和预防在减少心血管疾病危害中极为重要，心电图作为检测心脏疾病的主要依据，目前还是在特定的场合才能够使用，而且价格非常昂贵，仅每年就有约16万名患者接受支架手术，每年的增长率超过了20%。

我国每年在心脏疾病中的耗费就达到了3000亿元。

由于场合限制和价格原因，导致病人得不到实时监控，对病人的病情诊断和治疗时极为不利的。

便携式的心电图仪不仅能够实时给病人检查，还能够将病人所得到的心电图后发送给医生做进一步的判定。

通过大容量的存储器件能够对患者进行长时间的监护，并记录心电数据。

1 系统设计方案系统设计主要是便携与数据处理能力，在体积，能耗上能够符合正常的工作和生活的要求，同时不给使用者带来额外的影响。

因此控制芯片采用STM32系列的F107芯片，设计的要求根据心电信号的特点，应具备放大倍数在400-1000之间，滤波器带宽为0.05HZ-100HZ，共模抑制比要大于80dB，工频信号幅值不高于心电信号的6%，误差不高于6%。

因此设计的系统原理结构图如图1所示。

系统中采用STM32的内部采用的是ADC进行AD转换，进一步提高精度可以替换为外部的AD，控制系统采用的是外部按键和LCD触摸屏来完成。

便携式心电图仪器设计现代科学的发展，导致越来越多人开始重视自己的身体健康，他们往往会想在空余时间使用健身运动等方式来锻炼自身。

你会发现，在健身房中健身达人或者是教练都会叮嘱新手去关注自己的心率节奏。

一般来说，人的激烈的锻炼会造成心脏血压的上升，心率变化从而加剧。

而心率恰恰就作为人们运动的警戒和灯塔，运动状态下，心率的平稳状态、是否处于正常范围内都是健身人士应该注意的地方，不管你健身的目的是为了什么，而这更多的是与自身体重、体制等的相关。

与此同时，心率的表现也能让人们能及时发现身体的异样。

心率不定往往会造成。

心脏、心血管等疾病。

但往往是如此致命的病，检测其的方式就很简单。

而心率检测的作用，就是作为一个实时监控并且在危急时刻能警报你的装置，由此可得出便携式心电图仪对人们的作用十分重要。

在系统设计上，本设计采用了以STM32芯片中的F103系列芯片来作为总处理终端，在通过BUTTERWORTH滤波等之后将放大的心率信号进行除杂、去噪，也相对的对电路进行了优化。

用一块OLED屏幕将个人的动态心率进行纪律以及同步在屏幕中显示出来，其显示的内容将包括心率的单独显示已经更显而易见的图标模式。

利用心跳脉搏波形的特点以及心电图的基础将平均心率计算出来，从而展示出心率的“脉象图谱”。

一、总体设计该设计在基于STM32控制板外，另一个主要的板块就是做到如何去采集到心率数据的样本。

采用MAX30102，其在简易便携式心电图仪中使用量非常的大，是一个优质的心率监测器传感器。

MAX30102利用其本身含有的LED和光电检测端来检测信号的接收，以显示心率数据。

1.1心率脉象图谱原理及实现1.1.1 心电图当人体血液流动进入心脏时，血液的流向以及血压都会对心脏内壁造成压迫，从而使心脏肌肉形成了周期性的收缩与放松。

而脉冲信号就是由于心脏肌肉收缩，并且在左右压差下传递产生的周期性的电信号。

但是人体是一个导体，并且心脏脉冲也会血液中产生传播规律，而这就是脉搏的产生。

基于STM32的便携式心电信号采集系统设计李红利;刘培军;陈国崴;张荣华;李月军【摘要】设计了一套便携式、高精度的小型实时心电信号采集显示系统.采用STM32作为核心控制器,选用TI公司的ADS1298模拟前端IC芯片,二者构成系统的数据采集部分.ADS1298采集的信号通过SPI通信发送到控制器,然后利用蓝牙模块将数据发送到由LabVIEW搭建的上位机显示平台,最后进行数据处理,显示心电波形图.实验结果表明:该系统能够实现人体心电信号的高精度(μV/bit)、便携式采集,并能实时动态显示波形;利用现有的高效滤波算法EMD对所采集数据进行处理,结果显示EMD的滤波效果与本文模型基本一致.【期刊名称】《天津师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(039)002【总页数】5页(P67-70,80)【关键词】STM32;ADS1298;SPI;蓝牙;心电波形【作者】李红利;刘培军;陈国崴;张荣华;李月军【作者单位】天津工业大学电气工程与自动化学院,天津300387;天津工业大学电气工程与自动化学院,天津300387;天津工业大学电气工程与自动化学院,天津300387;天津工业大学电气工程与自动化学院,天津300387;杭申集团有限公司,杭州311234【正文语种】中文【中图分类】TP29在科学研究和医疗诊断等领域，人体的心电（ECG）信号具有非常重要的意义，其中包含了大量的生理和病理信息[1].传统心电信号采集装置的核心部分是心电信号放大器和模数转换器件，因其内部模块组成较为复杂，整个仪器体积往往比较庞大，对使用环境要求较高[2].另外，传统的模数转换芯片精度较低、性能较差、功耗较高，从而导致ECG信号测量精度低[3].为克服以上缺点，本文基于STM32芯片，采用ADS1298前端采集芯片和LabVIEW上位机显示平台，设计了一套便携式、高精度、小型化的实时心电信号采集显示系统，并进行实验，结果表明该系统能够实现人体ECG信号的高精度（μV/bit）采集，并能实时动态显示波形.1 系统设计1.1 系统框架选用TI公司的24位高精度、低能耗的ADS1298前端采集转换芯片，它是一款SOC芯片，在内部可调增益设为最小值1时，可识别0.286 μV的电压变化，芯片内部通过软件编程调节增益，可精确识别ECG信号的微小变化.选择性能优越的STM32系列单片机作为控制器.ADS1298通过SPI传输方式将转换后的数字信号传送到STM32F103RCT6控制器，数据暂储存在控制器；然后通过配置蓝牙模块与上位机部分的参数，数据将从控制器无线透传到LabVIEW上位机，实现实时在线传输；最后，在LabVIEW上位机进行巴特沃斯滤波，包括高低通滤波、带通滤波和工频陷波处理等，进而实时动态显示心电波形.系统框架见图1.图1 系统框架Fig.1 System framework1.2 预处理电路和主体硬件电路预处理电路，即前置滤波电路，如图2所示.该部分由二阶无源低通滤波电路和3V的限压电路组成，可消除高频干扰和对A/D芯片进行过压保护.低通截止频率为122.7 Hz，A/D采集芯片的供电电压为3 V，满足心电频率及输入端电压通过的要求.根据ADS1298芯片手册，配置其外围电路，如图3所示.图2 前置滤波电路Fig.2 Prefilter circuit图3 A/D芯片外围电路Fig.3 A/D peripheral circuit1.3 蓝牙模块系统采用德飞莱蓝牙串口v2.0版模块[4]，它具有高速通信和低功耗的优点，并且具备向下兼容的特点.蓝牙模块输入电压为3.3~6 V，传输距离为15 m，具有防反接和状态指示灯功能，可以通过AT命令切换主机和从机模式、设置通讯比特率等.1.4 LabVIEW上位机LabVIEW上位机部分主要包括外置的显示面板和内部的软件程序.软件部分采用基于图形的编程方式（G语言），G语言编程可缩短开发时间，降低开发难度[5-8].使用J-link下载器将编写的程序加载到控制器内，进行数据采集，A/D采集转换后的数据通过蓝牙串口发送到LabVIEW上位机，然后对数据进行滤波处理，这里采用6阶巴特沃斯滤波，先分3次进行干扰滤除，再进行适当的低通、带阻、带通滤波，最终得到心电波形图.LabVIEW软件程序的主要部分为一个while循环，进行连续的数据读取和处理，循环内部设置一个停止按钮和一个条件结构.停止按钮用于停止数据传输.条件结构内部设置VISA Config和VISA读取函数2个模块.VISA Config确定数据来自哪个串口.VISA读取函数用于读取蓝牙串口发送来的数据，通过设置一个属性节点，以保证每次都能将串口中的数据读完，然后利用一个条件结构对得到的字符串进行处理，进行3次巴特沃斯滤波.具体的程序流程如图4所示.图4 LabVIEW软件程序Fig.4 Program of LabVIEW2 实验2.1 测试对象基本信息实验采集并处理4名受试者的ECG信号，4名受试者的基本信息见表1.表1 受试者基本信息Tab.1 Basic information of the subjects?2.2 实验结果为验证所设计的LabVIEW上位机程序的有效性，使用模拟心电信号发生器产生原始信号，见图5（a），经LabVIEW上位机程序滤波后得到的模拟ECG波形见图5（b）.图5 软件滤除工频干扰Fig.5 Software filter frequency interference由图5可见，原始信号中的工频干扰基本滤除，说明本文设计的滤波程序是有效的.4名受试者的ECG波形图见图6.比较4名受试者的ECG波形图，可以明显看出4人的心率及心电特征波略有差异，波形均呈周期性变化，P波、QRS波、T波和ST段等特征均比较明显，可用于心率失常、心肌梗塞等病理分析，实验结果说明本文设计的系统是有效可行的.经验模态分解（EMD）算法适用于非线性非平稳信号处理，是一种性能非常优越的滤波算法，常用于人体生理信号检测分析[9-12].本文利用LabVIEW上位机存储的原始信号数据，使用Matlab对EMD算法进行了实现.以1号受试者为例，经A/D转换后的原始信号见图7.图7的数据信号经分解得到的8个IMF，去掉高频部分后，经重构得到图8所示的波形图，图8与图6（a）的ECG波形基本一致，这进一步说明本文设计的心电信号采集系统是切实可行的.图6 4名受试者的ECG波形图Fig.6 ECG waveform s of four subjects图7 1号受试者的原始ECG信号Fig.7 Original ECG signal of No.1 subject图8 经EMD重构的信号波形Fig.8 Reconstructed signal waveform by EMD3 结论采用TI公司的24位高精度ADS1298芯片、G语言编写的LabVIEW上位机以及性能稳定良好的STM32作为核心控制器，设计了一套心电信号实时采集显示系统，实验结果表明该系统能够满足设计要求，与传统系统相比，本系统程序设计比较简单，实现了信号无线传输和波形图实时显示，为医疗诊断、病理检测提供了可靠的实验基础.【相关文献】[1]狄国伟，唐晓英，刘伟峰.心电信号实验研究系统设计[J].生命科学仪器，2007，5（3）：25-28.DI G W，TANG X Y，LIU W F.Design of ECG experimental research system[J].Life Science Instruments，2007，5（3）：25-28（in Chinese）.[2]苌飞霸，尹军，张和华，等.一种基于智能终端的人体心电信号监护系统设计[J].传感技术学报，2014，27（3）：289-292.CHANG F B，YIN J，ZHANG H H，et al.Design of human ECG monitoring system based on intelligent terminal[J].Journal of Sensing Technology，2014，27（3）：289-292（in Chinese）.[3]刘俊杰.可穿戴无线心电监测系统设计[D].西安：西安工程大学，2016.LIU J J.Design of Wearable Wireless ECG Monitoring System[D].Xi'an：Xi'an University of Engineering，2016（in Chinese）.[4]季睿.基于蓝牙技术的嵌入式实时视频传输系统[D].西安：西安电子科技大学，2014.JIR.Embedded Real-time Video Transmission System Based on BluetoothTechnology[D].Xi′an：Xidian University，2014（in Chinese）.[5]李红刚，张素萍.基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计[J].国外电子测量技术，2014，33（4）：62-67.LI H G，ZHANG S P.Design of multiplex data acquisition system based on MCU and LabVIEW[J].Foreign Electronic Measurement Technology，2014，33（4）：62-67（in Chinese）.[6]高瑞，苗长云，王中伟.基于LabVIEW的多轴运动控制系统的设计与开发[J].天津工业大学学报，2008，27（6）：58-61.GAO R，MIAO C Y，WANG Z W.Design and development of multiaxis motion control system based on LabVIEW[J].Journal of Tianjin Polytechnic University，2008，27（6）：58-61（in Chinese）.[7]杨丽娟，张白桦，叶旭桢.快速傅里叶变换FFT及其应用[J].光电工程，2004，31（1）：1-3，7.YANG L J，ZHANG B H，YE X Z.Fast Fourier transform FFT and itsapplication[J].Photoelectric Engineering，2004，31（1）：1-3，7（in Chinese）.[8]王显军.LabVIEW对串口采样测量数据的处理[J].电子测量技术，2014，37（3）：107-111.WANG X bVIEW processing serial port sampling measurement data[J].Electronic Measurement Technology，2014，37（3）：107-111（in Chinese）.[9]席旭刚，武昊，罗志增.基于EMD自相关的表面肌电信号消噪方法[J].仪器仪表学报，2014，35（11）：2494-2500.XI X G，WU H，LUO Z Z.Denoising method of surface EMG signal basedon EMDautocorrelation[J].ChineseJournalof Scientific Instrument，2014，35（11）：2494-2500（in Chinese）.[10]王婷.EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2010.WANGT.Research on EMD Algorithm and Its Application in Signal Denoising[D].Harbin：Harbin University of Engineering，2010（in Chinese）.[11]KUMAR S，PANIGRAHY D，SAHU P K.Denoising of electrocardiogram（ECG）signalby using empirical mode decomposition（EMD）with non-local mean（NLM）technique[J].Biocybernetics and Biomedical Engineering，2018，38（2）：297-312. [12]RAKSHIT M，DAS S.An efficient ECG denoising methodology using empirical mode decomposition and adaptive switching mean filter[J].Biomedical Signal Processing and Control，2018，40：140-148.。

基于STM32和物联网开发平台的心率监测仪设计心率监测仪的设计基于STM32和物联网开发平台，旨在用于实时监测和记录用户的心率数据，以帮助用户了解自己的心脏健康状况。

首先，该心率监测仪硬件部分采用STM32系列单片机作为主控芯片。

STM32系列单片机具有较高的性能和低功耗的特点，适合用于物联网设备开发。

此外，该监测仪还包括心率传感器、无线通讯模块和电源管理模块等组件。

心率传感器是监测仪的核心部件，用于实时采集用户的心率数据。

传感器可以通过红外光或其他原理来检测血液中的脉冲信号，并将数据传输到STM32单片机进行处理。

为了提高传感器的准确性和稳定性，我们可以采用先进的光电传感技术，并加入滤波器和校准电路来消除干扰因素。

STM32单片机负责对传感器采集的心率数据进行处理和分析。

它可以通过数字信号处理算法提取心率信息，并实时计算出用户的心率值。

此外，STM32还具备丰富的接口和通信能力，可以通过串口、SPI或I2C等方式与其他模块进行连接。

为了实现数据的实时传输和存储，我们引入了物联网开发平台。

该平台基于云计算技术，可以方便地实现设备之间的远程通信和数据传输。

通过将心率监测仪与物联网开发平台连接，用户可以随时随地通过手机、平板或电脑查看自己的心率数据，并进行分析和处理。

物联网开发平台还提供了丰富的数据管理和分析功能。

用户可以在平台上创建个人账号，并通过该账号访问和管理自己的心率数据。

平台可以将用户的心率数据进行存储和分析，为用户提供心率曲线、心率变化趋势等信息。

此外，平台还可以通过机器学习算法和大数据分析技术，提供个性化的健康建议和预测。

最后，电源管理模块用于管理设备的供电和电池寿命。

该模块可以监测设备的电池电量，并通过低功耗技术来延长设备的使用时间。

此外，电源管理模块还可以与物联网开发平台进行协作，及时将电池电量信息上传到云端，以供用户参考。

综上所述，基于STM32和物联网开发平台的心率监测仪设计具备高性能、低功耗和远程监测等优势。

STM32单片机在心率检测仪中的应用研究与设计心率检测仪是一种用于测量人体心率的设备，它通过检测心脏搏动的频率来获取人体的心率数据。

在现代医疗和健康监测领域，心率检测仪被广泛应用于医院、健身房、家庭等场景。

本文将介绍STM32单片机在心率检测仪中的应用研究和设计。

1. 简介心率检测仪通常由多个部分组成，包括心率传感器、信号调理电路、数据处理模块和显示模块。

其中，数据处理模块是关键部分，负责对从心率传感器获取的模拟信号进行数字化处理，并计算出心率值。

STM32单片机作为一种嵌入式微控制器，具有高性能、低功耗和丰富的外设接口，非常适合用于心率检测仪的数据处理模块。

2. STM32单片机的选择在选择适合的STM32单片机型号时，我们需要考虑以下几个方面：- 处理能力：根据心率检测仪的要求，选择适当的处理器速度和内存容量，以满足实时处理心率数据的需求。

- 电源管理：心率检测仪通常是便携式设备，需要考虑芯片的低功耗特性和电源管理功能，以延长电池寿命。

- 外设接口：选择具备足够的通信接口和IO口，以连接心率传感器、显示屏和其他外部设备。

3. 心率传感器接口设计心率传感器通常采用光电测量原理，通过检测皮肤上的血液流动变化来获得心率数据。

在STM32单片机中，我们可以使用模拟输入通道来接收心率传感器的模拟信号。

该模拟信号由心脏搏动引起的光电信号经过信号调理电路处理后产生。

4. 数据处理算法设计在STM32单片机中，我们可以使用数字信号处理算法来处理从心率传感器获得的模拟信号，并计算出心率值。

常用的方法包括傅里叶变换、滤波和波形识别等。

这些算法可以通过软件实现，也可以借助STM32单片机的硬件加速器和数学运算预处理模块来提高计算效率。

5. 数据显示设计STM32单片机通常配备有液晶显示屏和触摸屏接口，可以用于显示心率数据和用户交互。

在心率检测仪中，我们可以将心率值实时显示在屏幕上，并设计相关界面和功能，如历史数据记录、报警功能等。

基于STM32的心电采集仪设计
如今，心血管类疾病已经成为威胁人类身体健康的重要疾病之一，而清晰有效的心电1 总体设计方案
心电采集包括模拟采集和数字处理两部分，本设计通过AgCl 电极和三
导联线心电采集线采集人体心电信号，通过前置放大电路，带通滤波电路，50 Hz 双T 陷波后再经主放大电路和电平抬升电路把心电信号的幅度控制在
STM32 的A/D 采集范围内，STM32 通过定时器设定A/D 采样频率，通过均值滤波的方式对得到的数字信号进行处理，最后在彩屏上描绘出心电
2 硬件设计
2.1 主控模块电路设计
主控模块的STM32F103VET 单片机是控制器的核心，该单片机是ST 意法半导体公司生产的32 位高性能、低成本和低功耗的增强型单片机，其内核
采用ARM 公司最新生产的Cortex-M3 架构，最高工作频率72 MHz、512 kB 的程序存储空间、64 kB 的RAM，8 个定时器/计数器、两个看门狗和一个实时时钟RTC，片上集成通信接口有两个I2C、3 个SPI、5 个USART、一个USB、一个CAN、一个SDIO，并集成有3 个ADC 和一个DAc，具有100 个I/O 端口。

主控单片机管脚排列
2.2 前置放大电路的设计
前置放大电路是模拟信号采集的前端，也是整个电路设计的关键，它不仅要求从人体准确地采集到微弱的心电信号，还要将干扰信号降到最低，由于心电信号属于差分信号，所以电路应采用差动放大的结构，同时要求系统具有。

编号本科生毕业设计基于STM32的便携式体检仪Portable physical examination device based on STM32学生姓名专业学号指导教师学院二〇一一年六月毕业设计（论文）原创许诺书1．本人许诺：所呈交的毕业设计（论文）《基于STM32的便携式体检仪》，是认真学习明白得学校的《长春理工大学本科毕业设计（论文）工作条例》后，在教师的指导下，保质保量独立地完成了任务书中规定的内容，不弄虚作假，不剽窃他人的工作内容。

2．本人在毕业设计（论文）中引用他人的观点和研究功效，均在文中加以注释或以参考文献形式列出，对本文的研究工作做出重要奉献的个人和集体均已在文中注明。

3．在毕业设计（论文）中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。

4．本人完全了解学校关于保留、利用毕业设计（论文）的规定，即：依照学校要求提交论文和相关材料的印刷本和电子版本；同意学校保留毕业设计（论文）的复印件和电子版本，许诺被查阅和借阅；学校能够采纳影印、缩印或其他复制手腕保留毕业设计（论文），能够发布其中的全数或部份内容。

以上许诺的法律结果将完全由本人承担！作者签名：年月日本文设计一个综合功能的便携式体检仪，将身高测量、体重测量、体温测量、血氧饱和度测量、血压测量、肺活量测量、心电测量等多个功能集成一体。

本便携式体检仪采纳STM32为核心操纵模块，该核心模块包括STM32小系统，液晶屏触摸电路，SD卡贮存电路，按键电路等经常使用的面向用户的模块。

通过各外围测量电路测量各类生理参数。

本便携式体检仪的设计要紧针对国内的社区卫生医疗体系不能配备完善的医疗检测仪器的当前情形，通本体检仪实现人体要紧生理指标的检测，大大提升社区医疗的完善，让社区医疗保险制度走向成熟，推动小康社会的建设。

关键词：便携式体检仪 STM32 社区医疗This paper designs a portable physical examination device with comprehensive functions, the height, weight, measurement, temperature measurement, oxygen saturation, blood pressure measurement, vital capacity, Ecg measurement, and many other functional integration. This portable physical medical device USES STM32 as the core control module, this core modules including the STM32 system, LCD touch circuit, SD card storage circuit, key circuit and other commonly used module for users. Through the peripheral circuit measurements of physiological parameters. The portable physical medical device design is mainly aimed at the domestic community health system cannot be equipped with perfect medical testing instrument of the current situation, through the medical instrument for detecting human body main physiological indexes, greatly promoted the improvement of the community health, community medical insurance system to mature, to facilitate the construction of a well-off society.Key words: Portable medical device; STM32; image procession目录摘要.............................................. 错误!未定义书签。

（完整版）基于STM32的便携式⼼电图仪设计⽬录1 引⾔ (1)1.1⼼电图仪在医学领域中的应⽤ (1)1.2便携式⼼电图仪的发展状况 (2)2 系统总体设计 (4)2.1主要功能 (4)2.2系统设计⽅案 (5)3 便携式⼼电图仪的硬件设计 (6)3.1最⼩核⼼系统的设计 (7)3.1.1处理器的选择 (7)3.1.2最⼩核⼼系统电路的设计 (8)3.2⼈机交互界⾯的设计 (12)3.2.1显⽰界⾯设计 (12)3.2.2按键设计 (14)3.3前置放⼤电路以及右腿驱动电路 (15)3.4滤波电路以及陷波电路的设计 (16)3.5电源电路的设计 (18)4 便携式⼼电图仪的软件设计 (19)4.1软件开发平台 (19)4.2软件系统整体设计 (21)4.2.1软件总体分析 (21)4.2.2 STM32 软件系统设计流程 (21)4.2.3软件总体流程图 (23)4.3信号采集程序设计 (23)4.4数字滤波程序设计 (25)4.5液晶程序设计 (26)5 系统调试结果及误差分析 (27)5.1调试⼿段 (27)5.2测量调试以及分析 (28)5.2.1采集电路的测试 (28)5.2.2 滤波算法测试 (29)5.2.3 整体测试和结果分析 (30)结束语 (32)参考⽂献 (34)1 引⾔随着社会的进步、经济的发展以及⼈们⽣活⽔平的逐步提⾼，我国⼈⼝⽼龄化程度越来越严重，与此伴随的⼼脏病⼀类的疾病的发病率也不断攀升，⼈们的⾝体健康产⽣了巨⼤的威胁。

相关数据表明，我国因⼼脑⾎管疾病死亡的⼈数将近占总死亡⼈数的⼀半[1]。

根据相关部门的调查显⽰，我国每年⼤约有近⼀半的死亡病例为冠⼼病，⽽且死亡率还在逐年递增。

每年约有16万名患者接受⽀架植⼊⼿术，⼿术施⾏每年的增长率超过了五分之⼀。

在我国因⼼脑⾎管疾病每年耗费达3000亿元，由于受测试⼿段的局限，预防率、治疗率及控制率依然很低。

预防率是有效防治⼼脑⾎管疾病的关键因素，⽽且有效的⽅便的⼼电监测仪器是完成这⼀任务的有⼒⼯具。

可携带，低成本的基于STM32的心率监测仪方案该设计采用一款光电反射式心率传感器，所输出的信号为模拟量，经L432KC 进行A/D 转换，成为可供分析的数字信号，通过分析计算可获得心率值和相邻心拍时间，并由双色OLED 屏显示出来。

此外，在外挂RS232 串行通讯模块的条件下，可将脉搏信号上传到电脑，并由专用软件绘制出脉搏波形和心率曲线，以便进行精确地分析和判读。

工作原理：1. 硬件组成与介绍心率检测仪在整体上由两部分构成，即上位机与下位机。

下位机主要负责心率信号的采集，在独立使用时，可直观地显示出心率值和相邻心拍时间。

为了实现设计目标，该心率检测仪主要有心率传感器、微处理器L432KC、双色OLED 显示模块、外挂式RS232 通讯模块及电池等组成，其硬件组成如图1 所示。

设计中所采用的心率传感器是一种光电反射式传感器，在检测时可佩戴于手指、耳垂等处，故非常便于使用。

心率传感器的外观如图2 所示。

为便于设计的小型化，在心率参数的显示上是采用0.96 寸的双色OLED 显示屏，在屏上部1/3 为黄色，另2/3 则为蓝色，其显示精度为128*64 点阵。

由图可以看出它只有4 个引脚，是采用IIC 接口工作。

在构建小字库的情况下，可现实中文显示。

2. 项目中STM32 的功能在该项目中，L432KC 开发板起着核心的作用，是通过它将采集到模拟信号转换为供分析处理的数字信号;又是通过它将获得的心率参数显示到OLED 屏上供人识读;此外，还是经过它的处理将采集的数据上传到上位机以绘制心率波形图。

由于L432KC 是一款低功耗、高性能的MCU，故为心率检测仪的便携式设计也提供了有效的支持。

尽管心率检测仪很小，但它在资源的使用上却不逊色于其它设计，在运行过程中，它用到的资源有GPIO、ADC、TIME、IIC、UART 等，几乎样样用个到。

3. 软件流程介绍在硬件设计的基础上，软件的设计也是不可或缺的，其软件处理流程如图5 所示。

基于STM32的便携式心电信号测量仪的设计徐超;邬志锋【摘要】本设计是基于STM32处理器,通过双导联体表测量方式获取人体的心电信号,经前级模拟信号处理后再经STM32数字化处理,得到清晰、稳定并能够反映人体实际心电特征的生物电信号,具有操作简单、价格低廉、便于携带的优点.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2012(000)001【总页数】4页(P57-59,65)【关键词】双导联式测量;心电信号;便携式;STM32单片机【作者】徐超;邬志锋【作者单位】广东交通职业技术学院,广东广州510800;广东交通职业技术学院,广东广州510800【正文语种】中文【中图分类】TH77随着生活水平的不断提高，人们在医疗保健方面的需求越来越强烈，老年保健已成为社会高度关注的问题。

而对于慢性疾病患者，特别如心脏病、心脑血管等高危疾病的患者，更希望不间断地检测病情和得到及时处置。

同时，我国幅员辽阔，医疗水平有明显的区域性差别，大医院里通常人满为患，需要浪费很长时间排队挂号和就医，而广阔的边远地区和农村地区的病人，却因为享受不到好的医疗监护而错失治疗机会。

这就迫切要求一种及时、高效和低成本的医疗方式的产生。

随着电子、通信和医疗等科学技术的提高，能否设计便携式心电测量仪器，既方便患者使用测试，又能较准确地显示人体的心电特征，是科技工作者在思考和探索的问题。

1 设计框图传统的心电测量，一般使用的是五导联结构，即在人体的左右手臂、左右脚踝和前胸连接点击，然后再进行测量。

该测量方法准确，但是因为需要连接的导线较多，导致测量需要的准备时间长，同时由于操作较复杂，无法将心电信号测量变成如同体温测量一样简单方便，实现病患者直接在家中即可自我监控。

本设计拟基于STM32处理器制作一双导联便携式心电图设备，设计框图如图1所示。

图1 便携式心电图测量仪系统框图本设计所制作的心电信号测量仪，使用时只需要用两手的大拇指触摸两边的铜箔，心电信号即可在液晶显示屏上滚动显示，并实时存储到SD卡上或通过USB数据线将该信号上传到PC，以便对心电数据做进一步的分析，还可快速、方便探测人体心电信号。

基于STM32的便携式心电仪设计
胡树林;唐莉;杨彪;宫东藩;侯冬晴
【期刊名称】《电子设计工程》
【年(卷),期】2022(30)14
【摘要】针对传统的心电仪体积庞大、价格昂贵、操作复杂且不便于携带等问题,设计了一种基于STM32的便携式心电仪。

心电仪使用STM32F103RCT6单片机和模拟前端芯片ADS1292R,以三导联的方式采集人体的心电信号。

心电信号经过放大、滤波等信号处理后将其通过蓝牙模块上传到手机客户端。

并能在液晶显示屏和手机上实时显示心电波形、心率等信息,具有便携式、成本低、性能稳定和操作简捷等特点。

经测试,便携式心电仪对心率测量的误差小于3%,可用于日常心率监测。

【总页数】5页(P146-150)
【作者】胡树林;唐莉;杨彪;宫东藩;侯冬晴
【作者单位】吉首大学信息科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN98
【相关文献】
1.基于EZ-USB的便携式心电仪的设计
2.基于CC3200的低功耗便携式心电仪设计
3.基于 ADS1294便携式心电仪硬件设计
4.基于STM32的便携式臭氧检测仪设计
5.基于STM32的便携式室内空气质量检测系统设计
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于STM32的便携式家用心电检测仪的设计陈颖昭;高跃明;甘振华;李仁贵;李秀翔;杜民【期刊名称】《电子技术应用》【年(卷),期】2013(39)9【摘要】设计了一种基于STM32的便携式家用心电检测仪.心电电极采集体表单导联心电信号,经预处理电路对心电信号进行放大、滤波和电平抬升后,送至STM32中进行模/数转换和数字处理,在液晶屏上实时显示心电波形、心率和分析结果.实验表明,该心电仪能有效提取心电信号的特征点,准确测得心率,分析出4种常见心率失常症状,并可测得HRV的时域参数.【总页数】3页(P18-20)【作者】陈颖昭;高跃明;甘振华;李仁贵;李秀翔;杜民【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院,福建福州350000;福建省医疗器械和医药技术重点实验室,福建福州350000;福州大学物理与信息工程学院,福建福州350000;福建省医疗器械和医药技术重点实验室,福建福州350000;福建省医疗器械和医药技术重点实验室,福建福州350000;福建省医疗器械和医药技术重点实验室,福建福州350000;福州大学物理与信息工程学院,福建福州350000;福建省医疗器械和医药技术重点实验室,福建福州350000;福建省医疗器械和医药技术重点实验室,福建福州350000【正文语种】中文【中图分类】TP216【相关文献】1.基于STM32的便携式矿用多气体检测仪的设计 [J], 徐大诏;李正明;刘军2.基于 STM32的便携式直列式保险起爆装置检测仪设计 [J], 王鹏;袁士伟;刘子琦3.基于STM32的便携式土壤综合参数检测仪设计 [J], 程坤;高铭萱;朱勇;刘祉余4.基于STM32的家用甲醛检测仪的设计 [J], 方帆5.基于STM32的家用甲醛检测仪的设计 [J], 方帆因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。