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基于MSP430的便携式无线心电监护仪的设计黄磊1，2，万遂人1，冒懋1（1.东南大学生物科学与医学工程学院，江苏南京210096；2.皖南医学院生物医学工程教研室，安徽芜湖241001）摘要：目的：提出一种基于MSP430的便携式无线心电监护仪的设计原理。
方法：通过对系统的MSP430F449微控制器模块、心电采集及放大滤波处理模块、蓝牙无线数据传输模块、数据存储模块、键盘及LCD 显示模块等硬件结构和原理及其对应系统软件的介绍阐述了新型便携式无线心电监护仪系统的设计思想及其优越性。
结果：在无线易便携的前提下实现了对患者心电信号的实时采集、分析、显示及报警。
当心电信号发生异常时,它通过其蓝牙模块SBT-800-RD 将心电数据无线发送到医生工作站（或家用电脑）上进行监护。
医生工作站（或家用电脑）终端能稳定地接收到心电数据并实现心电波形的实时显示、存储、判别及远程传输等功能。
结论：在功能和传统心电监护仪相差不多的情况下，使心电监护仪实现了无线化并大大减小了系统的体积、重量及价格。
关键词：心电监护仪；MSP430；蓝牙无线通讯中图分类号：TP302；TP393文献标识码：A文章编号：1005-202X （2009）01-0990-05A Design of a Portable,Wireless ECG Monitor Based on MSP430HUANG Lei 1,2,WAN Sui-ren 1,MAO Mao 1(1.School of Biomedical Engineering,Southeast University,Nanjing Jingsu 210096,China;2.Biomedical Engineer-ing Department Wannan Medical College,Wuhu Anhui 241001,China)Abstract:Objective ：A design principle of a portable 、wireless ECG monitor based on MSP430was introduced.Methods ：Introduced the software of system and the corresponding principle and Hardware structure which is included Micro-controller module named MSP430F449,ECG Acquisition amplify filtering module,Bluetooth wireless data transfer module,Data storage module,keyboard and LCD display module.A design idea and its superiority of a portable,wireless new style ECG monitor is presented.Results ：On the premise of wireless portable easy,the system Realized the ECG data of patients can be real-time acquisition,Analysis,display and alarm;when the anomaly occurred,the ECG data can be sent to Dr Workstation or appli ance computer by the SBT-800-RD Bluetooth module.The terminal can be steady received,ECG waveform can be real-time dis-play,storage,discrimination and long-distance transmission and other functions.Conclusions ：In the circumstances of having similar function of traditional ECG monitor ，the new style ECG monitor realized the wireless and the monitor greatly reduces the size,weight and price.Key words:ECG monitor;MSP430;bluetooth wireless communication前言心脏病因有难预测、易突发、死亡率高等特点，已成为威胁当代人类生命与健康的最大顽疾。
基于MSP430单片机的便携式手指脉搏测试仪邱治金，蓝慧雪（桂林电子科技大学，广西桂林541004）摘要：心血管疾病一直是人类健康的重大威胁，早发现早治疗是控制死亡率的关键，普及家用心血管疾病的检测仪器显得尤为重要。
该文介绍一种便携式手指脉搏测试仪的设计与实现。
系统采用MSP430F149单片机作为控制器，采用光电脉搏传感器检测脉搏信号，利用单片机内置12位A/D 转换器跟踪脉搏信号，由程序算法计算脉搏及脉动强弱。
脉搏数据存储在AT24C02存储器中，在LCD 液晶上显示。
经过反复测试验证，系统工作稳定，反应速度快，能在误差范围正确测量手指脉搏、超限报警、查看历史数据、显示实时时间等。
关键词：脉搏；便携式；单片机；光电传感器中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1009-3044(2020)34-0236-02开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：心血管疾病已经成为世界上发病率和死亡率第一的疾病，对人类的身体健康构成强大的威胁。
在我国，每年近300万人死于心脑血管病，平均每10秒钟就有一人死亡。
即使应用最先进的治疗手段，仍有50％以上的患者生活不能自理。
心血管疾病是可预防可控的，除了合理的饮食调节，日常监测更为重要，提早发现异常，能让患者得到及时有效的治疗。
人体心室周期性的收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张，是血流压力以波的形式从主动脉根部开始沿着整个动脉系统传播，这种波成为脉搏波。
脉搏波的形态、强度、速率和节律等，能反映出人体心血管的健康状况。
因此，本文介绍一种便携式手指脉搏测试仪得设计与实现，该测试仪成本低，使用方便，可有效监测使用者的脉搏数据信息，并能进行脉搏异常情况报警。
1系统整体设计系统由脉搏传感器对脉搏进行检测，输出脉搏电压模拟信号，由MSP430F149单片机内置的12位A/D 转换器对脉搏信号进行采样、转换。
然后由处理器对ADC 采回的数据进行处理、计算心率、存储数据，送液晶显示器显示。
基于MSP430的便携式运动量及生理参数监测仪设计
随着我国经济和医疗卫生事业的快速发展，人们对自身的健康状况越来越关注，其健康理念已经逐渐从单纯预防疾病向改善和促进健康转变即由早发现、早诊断、早治疗的二级预防向利用各种健康促进手段来改善健康状况的一级预防转变。
与此相适应，智能化监护仪器作为健康管理和促进的重要手段已经成为一个新兴的应用领域和重要市场，每个人都可以通过一定的健康促进手段来对个人进行健康管理。
本文所述的便携式运动量及生理参数监测仪就是一种可用于个人健康管理的智能化仪器，其设计理念和应用背景充分体现了我国新兴的健康管理产业的基本发展趋势。
系统设计
便携式运动量及生理参数监测仪能实时记录和监测人体的运动数据，并定量评估人体运动量和体能消耗程度，通过以卡路里为单位的热量形式实时显示出来;监测仪还能够实时监测人体血氧饱和度、心电信号、心率、体温等重要生理参数，从运动量和生理参数两方面评估体育锻炼或康复训练中的运动是否过量，并根据运动量及生理参数的数值是否在安全范围来决定是否进行报警提示。
因此该监测仪既能保证运动效果，又可以有效预防因过量运动导致意外的发生。
如具体而言，便携式运动量及生理参数监测仪需满足以下要求：
●能以高精度采集和存储人体的运动信号、生理信号，并通过相关算法对数据作相应处理;
●具有友好的中文人机操作界面，能够方便地设置和操作;
●能够与PC 机方便地交换数据，并可通过PC 机上的配套软件进行后续数据分析和处理;。
参赛题目参赛题目：：基于MSP430F2274的便携式心电测量的便携式心电测量仪仪队员姓名队员姓名：：张舒张舒（（06级，），许文燕许文燕许文燕（（06级，），陈鹏飞陈鹏飞陈鹏飞（（06级） 指导老师指导老师：：程景清参赛学校及院系参赛学校及院系：：南京邮电大学光电工程学院微电子学系南京邮电大学光电工程学院微电子学系 【摘要摘要】】该装置利用心电电极和心电导联线采集心电信号，经放大滤波后送至单片机控制的AD 转换芯片,转换成数字信号，并将结果通过射频发送模块传输到接收端，再通过DA 转换还原出心电信号，供医生观察。
【Abstract 】The electrocardiosignals collected by electrocardioelectrodes and electrocardioconnecting wire , are firstly amplified and filtered, and then will be sent to the AD converter (convert analog signals to digital signals ) which is controlled by the single chip microcontroller. The radio frequency transmitter will send the converted results to the receiver. Finally,the electrocardiosignals are restored by the DA converter(convert digital signals to analog signals ) for the easy observation of doctors. 【心电图典型波形心电图典型波形】】心电图（ECG ）是描绘由心脏或心肌在心跳期间引起的电压图表。
2011-2012德州仪器C2000及MCU创新设计大赛项目报告题目：基于MSP430和3G传输的便携式心电监护仪学校：上海交通大学组别：本科组应用类别：低功耗应用类平台：MSP430题目：基于MSP430和3G传输的便携式心电监护仪摘要医疗设备向着便携和无线网络化两个趋势发展，本课题基于MSP430FG439对心电采集传感器进行了开发，并利用3G传输模块实现了心电信息的远距离无线传输。
本装置实现了人体心电采集、波形显示和心率计算。
得到的心电波形特征波明显，能够进行相关疾病的判断，具有功耗低、体积小、精度高、使用方便等特点。
Portable and wireless networks are the two significant trends of development for medical instruments. So, in our research, we focus on the development of the wireless ECG (Electrocardiograph) sensor. This system is based on the MSP430FG439 microprocessor and use 3G technique to realize the function of the remote transmission of ECG. Using this system, we have achie ved ECG signal collection, waveform display and heart rate calculation. It’s possible to diagnose some heart diseases based the obvious waveform characteristic points. The final system has the character of low power, small size, high precision and easily used.1. 引言随着生活水平的提高，人们对自身健康的关注度也越来越高。
基于MSP430单片机的便携式动态心电监护仪研制的开题报告一、选题背景及意义随着人民生活水平不断提高，人们对健康的关注度也越来越高，特别是针对心脏健康问题。
心电监护仪作为一种医疗设备，具有判断心脏疾病、提供诊断依据等重要作用。
市面上的心电监护仪大多为专业医用设备，价格昂贵、使用复杂，不能满足一些特殊人群或家庭自我监护的需要。
因此，开发一种小巧、精准、简单易用的便携式动态心电监护仪成为了当前的研究热点。
基于MSP430单片机的便携式动态心电监护仪研制的意义在于，能够将高精度心电监测设备集成于一个小型设备内，既能够满足用户的随时用心电图仪的需求，也能够用于初级医疗单位或家庭自我监护。
该监护仪设计简单、价格低廉，用户易于操作、便于维护，具有很高的实用价值。
二、目标和研究内容本项目旨在研制一种基于MSP430单片机的便携式动态心电监护仪。
该监护仪具备以下主要目标：1.小巧便携：监护仪的体积小、重量轻，用户可随身携带，随时进行心电监测。
2.高精度：监护仪能够精确地测量心电信号，提供可靠的诊断依据。
3.易于操作：监护仪设计简单，用户易于操作。
4.实用价值高：监护仪价格低廉、维护方便，具有很高的实用价值。
为实现以上目标，本项目主要研究内容如下：1.硬件设计：设计合适的电路板，集成所需的传感器和其他设备，构建完整的监护仪硬件系统。
2.软件设计：基于MSP430单片机，编写相应的程序，实现心电信号的采集、传输和显示等功能。
3.实验测试：进行实验测试，测试监护仪的可靠性、精准度和稳定性，优化软硬件系统。
三、技术路线和研究方法本项目的技术路线主要包括监护仪的硬件设计、软件设计和实验测试三个方面，具体如下：1.硬件设计：(1)根据监护仪的需求，设计合适的电路板。
(2)采集心电信号所需的传感器及其他设备的选择和集成。
(3)监护仪整体的设计与组装。
2.软件设计：(1)采用MSP430单片机设计数据采集和处理程序。
(2)使用Matlab程序进行数据分析。
基于MSP430的便携式无线心电监护仪的设计黄磊;万遂人;冒懋【期刊名称】《中国医学物理学杂志》【年(卷),期】2009(026)001【摘要】目的:提出一种基于MSP430的便携式无线心电监护仪的设计原理.方法:通过对系统的MSP430F449微控制器模块、心电采集及放大滤波处理模块、蓝牙无线数据传输模块、数据存储模块、键盘及LCD显示模块等硬件结构和原理及其对应系统软件的介绍阐述了新型便携式无线心电监护仪系统的设计思想及其优越性.结果:在无线易便携的前提下实现了对患者心电信号的实时采集、分析、显示及报警.当心电信号发生异常时,它通过其蓝牙模块SBT-800-RD将心电数据无线发送到医生工作站(或家用电脑)上进行监护.医生工作站(或家用电脑)终端能稳定地接收到心电数据并实现心电波形的实时显示、存储、判别及远程传输等功能.结论:在功能和传统心电监护仪相差不多的情况下,使心电监护仪实现了无线化并大大减小了系统的体积、重量及价格.【总页数】5页(P990-994)【作者】黄磊;万遂人;冒懋【作者单位】皖南医学院,生物医学工程教研室,安徽,芜湖,241001;东南大学,生物科学与医学工程学院,江苏,南京,210096;东南大学,生物科学与医学工程学院,江苏,南京,210096;东南大学,生物科学与医学工程学院,江苏,南京,210096【正文语种】中文【中图分类】TP302;TP393【相关文献】1.基于GPRS的便携式无线心电监护仪的设计 [J], 戴真桢2.便携式无线心电监护仪的低功耗设计 [J], 张石;董建威;王军辉;赵善国;禹建喜3.基于MSP430的无线便携式心电采集系统 [J], 崔萌;聂冬;罗兰;朱贻盛;童善保;牛金海4.基于MSP430单片机的便携式心电监护仪 [J], 孟宪慧;安久伏;汤小娇;魏丽;闫晓丽5.基于MSP430F1611的便携式12导心电数据采集系统设计 [J], 郑晓婉;吕运朋;马金中因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于MSP430单片机的便携式指端脉搏测量仪设计人体脉搏测量仪在我们的日常生活中已经得到了非常广泛的应用。
为了提高脉搏测量仪的简便性和精确度，文章设计一种基于MSP430单片机的指端脉搏波采集测量仪。
系统以MSP430单片机为核心，以红光二级管和光敏三极管作为脉搏传感器，检测的脉冲信号，经过处理和放大后，送至单片机处理，通过128*64液晶显示屏显示出脉搏跳动波形及心率动态显示，并设有脉搏次数上下门限报警功能，可将测量仪设置为监护状态或回放状态。
为保障续航能力，系统尽量降低功耗。
经测试，系统工作正常，达到设计要求。
标签：脉搏测量仪；MSP430单片机；液晶显示屏1 引言脉搏测量仪是用来测量人体脉搏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分，因此，在现代医学上具有重要的作用。
脉搏波所呈现出的形态（波形）、强度（波幅）、速率（波速）和节律（周期）等方面的综合信息，在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征，因此对脉搏波采集和处理具有很高的医学价值和应用前景。
2 设计思路随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变。
当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小；当血液流回心脏，组织的半透明度增大，这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。
利用波长600-1000nm的红光或红外发光二极管产生的光线照射到人体的手指尖、耳垂等部位，用装在该部位另一侧或同侧旁边的光电接收管来检测机体组织的透明程度，即可将搏动信息转换成电信号。
但人体的生物信号多属于强噪声背景下的低频弱信号，脉搏波信号更是低频微弱的非电生理信号，必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。
当检测到的信号通过跟随、放大滤波、整形等信号处理得到较好的波形，再送至单片机进行A/D转换，将模拟信号转换成数字信号，进行数据理合、运算、存储，最后通过单片机端口串行输出到液晶显示屏实现脉搏跳动次数及动态波形的显示以及驱动蜂鸣器报警提示。
其中，为提高系统的集成度，减少电路成本与提高电路的可靠性，利用了Launch PadMSP430单片机系统的A/D转换器、FLASH存储器、比较器等内部资源。
第24卷 第5期2005年 10月北京生物医学工程Beijing Biomedical Engineering V ol 124 N o 15Oct. 2005基于MSP430单片机的便携式心血管血流参数检测仪的研制杜旭 吴水才 侯立亚 任新颖 张松 摘 要 主要介绍了心血管血流参数检测仪的原理及系统设计。
该仪器以TI 公司的超低功耗16位单片机MSP430为控制核心,具有脉搏波信号采集与显示,血流参数的计算以及串行通信等功能。
该仪器具有功耗低、体积小、便于随身携带等特点,适合家庭医疗保健使用。
关键词 MSP430单片机 脉搏波 血流参数中图分类号 R318104文献标识码A文章编号100223208(2005)0520355205Development of a Portable C ardiovascular H emodynamic P arameters Detecting I nstrument B ased on MSP430Micro 2Controller DU Xu ,WU Shuicai ,HOU Liya ,REN Xinying ,ZH ANG Song . Biomedical Engineering Center ,BeijingUniver sity o f Technology ,Beijing 100022【Abstract 】 The principle and the system design of a hem odynam ic parameters detecting instrument are presented.The core unit of thisinstrument is 162bit ultra 2low power m icro 2controller belonging to MSP430series.The instrument is integrated by the functions of the sam pling and displaying for pulse ,as well as the analysis of the hem odynam ic parameters and the serial communicating.The instrument possesses lots of significant features such as low power ,small size and portable taking ,s o it is adapted to be used in fam ily health care.【K ey w ords 】 MSP430m icro 2controller pulse wave hem odynam ic parameter基金项目:北京市教委基金(4120007111314)资助作者单位:北京工业大学生物医学工程中心(北京 100022)作者简介:杜旭(1980—),男,硕士研究生。
现代医学认为,心血管疾病是威胁人类身体健康的头号杀手,心血管功能参数是心血管疾病诊断的重要依据,心血管功能参数的无损检测一直是生物医学工程研究的热门课题。
现有的心血管诊疗仪器虽然多种多样,但是它们大多数体积笨重,功耗高,不适合随身携带,因此急需要开发一种体积小巧,耗电量低的检测仪,适合家庭保健使用。
为此,作者选用超低功耗的16位单片机MSP430F449作为控制核心研制了一种便携式检测仪,它能够实现脉搏波的采集与显示,血流参数的计算和输出等功能,并且重量轻,功耗低,适合应用于家庭和社区的医疗健康保健。
1 检测原理心脏收缩搏动,将血液射入动脉管道,使动脉管内的压力、容积与血流状态均发生一系列变化。
脉搏波反映血管内压力、血管壁张力以及血管整体位移的综合情况,是人体最基本的生命参数。
根据临床血流动力学理论分析、动物实验和临床研究得知:随血管外周阻力和血管壁硬化程度等生理病理因素的变化,人体脉搏波的波形将出现一系列规律性的动态变化。
人体脉搏波波形可通过人体的浅表动脉方便地测出,如:颈动脉、肱动脉和桡动脉等部位。
其中,腕部桡动脉由于靠近外周血管,信息丰富,检测方便,是获取脉搏波的理想检测部位。
1998年罗志昌教授等人通过对容积脉搏血流模型的理论分析和临床实际检测,得出容积脉搏血流的波形特征能反映微循环的优劣程度,并提出容积脉搏血流的波形特征系数K 来作为微循环优劣的度量[1]。
作者设计的便携式心血管血流参数检测仪分析提取到的脉搏波信息,根据总结出的计算公式[1],可以计算出一系列心血管功能参数,通过这些参数可以诊断出人体心血管系统健康状况。
2 系统设计检测仪的系统结构如图1所示。
用压力传感器从人体的桡动脉处采集到的脉搏波信号,经过模拟放大电路的放大、滤波处理之后进入MSP430单片机,通过单片机内部的ADC12转换模块对模拟信号进行A ΠD 转换,并且将采集到的波形送到液晶显示器上显示,待波形稳定后,保存脉搏波波形数据到MSP430片内的F LASH 存储器中。
随后,对保存的波形数据分析处理,根据公式计算出心血管血流参数,以此作为依据来判断心血管的功能状况。
图1 系统原理结构框图Fig 1 System frame of the detecting instrument3 系统硬件设计本系统硬件电路主要由MSP430单片机、液晶显示器(LC D )、脉搏波模拟放大电路、键盘以及串口通信电路组成。
311 MSP430单片机MSP430F44x 是TI 公司最近推出的超低功耗16位单片机[3],带有F LASH 存储器,可在线编程,10万次擦写,具备很强的灵活性,方便程序的修改以及产品的售后升级。
MSP430F44X 的系统结构主要包括:16位的CPU 、程序存储器(ROM )、数据存储器(RAM )、F LL +时钟系统(片内DC0)、看门狗定时器(watchD og )、ADCl2(12位A/D )、比较器A (精确的模拟比较器,常用于斜边(S1ope )A/D 转换)、复位电压控制/电源电压管理、基本定时器(Basic T imerl )、定时器(T imer 2A 和T imer 2B )、LC D 控制器/比较器(多达160段)、硬件乘法器、6个I ΠO 端口和2个串行口。
MSP430系列中各种具体的型号稍有差别。
在设计中,选用MSP430F449作为系统的控制器。
312 脉搏波放大电路脉搏波放大滤波电路结构如图2所示。
由于压力传感器拾取的动脉脉搏波是低频、微弱的生理信号,一般在几毫伏到十几毫伏之间,通常都带有不同程度的共模干扰,因此要求运放电路具有低噪声、低温漂、低失调参数、高共模抑制比、高输入阻抗、非线性度小等特点。
脉搏波信号的频率范围是011～60H z ,主要频率分量一般在20H z 内,为了避免50H z 市电干扰和高频干扰,同时保证A ΠD 采样电路在采样时不发生信号混叠,在A ΠD 采样电路和放大电路之间还应该有带通滤波电路。
前置放大器→低通滤波器→高通滤波器→反相器→MSP430单片机图2 脉搏波放大电路结构图Fig 2 The schematics of the pulse wave am plify circuit 为了满足设计要求,电路的前置放大部分采用差动式放大器,可以抑制零点漂移,增大输入阻抗,减少共模信号干扰。
带通滤波电路主要由典型的二阶有源高通滤波器和低通滤波器组成,既保留了容积脉搏波的主要频谱成分,又阻断了前级放大电路产生的直流电平,保证了采样精度,电路的截止频率为42H z ,减少了工频干扰和高频信号的干扰。
313 液晶显示与键盘接口电路在单片机应用中,键盘是人机对话的输入设备,借助键盘可向系统设置参数,发出控制命令等。
键盘的设计可分为独立按键式键盘和矩阵式键盘。
独立式键盘使用按键与单片机的I ΠO 端口线直接连接,一般用于少量按键的情况,而矩阵式键盘适用于按键较多,I ΠO 口线相当紧缺的场合。
为了减少按键,缩小体积,增强可操作性,在键盘设计中采用了独立式键盘与矩阵键盘相结合的方法,并且用菜单方式来控制系统。
MSP430的P2口有中断能力,每个端口的信号都可作为一个中断源,把按键与端口P211、P212、P213直接相连作为功能键,分别实现确认,菜单选择,取消功能。
在系统的设计中,由于需要输入人体的身高、体重以及血压等参数,所以还需要有数字键盘,为了节约单片机的资源,可使用在N 条口线上使用N ×(N +1)个按键的方法予以解决。
单片机与键盘的接口电路如图3所示,使用P3口的4条I ΠO 口线可以负载12・653・ 北京生物医学工程第24卷个按键。
考虑到MSP430的低功耗特性,在满足I ΠO 口线驱动能力的情况下,键盘的下拉电阻应选择较大的阻值,这样可以在按键按下的时间内减少电流的消耗,从而降低功耗。
图3 MSP430与键盘接口电路Fig 3 Interface circuit between MSP430and keyboard系统要实时地显示出采集到的脉搏波波形,并且将计算出的心血管功能参数显示出来,所以要用到显示设备,为了降低系统的功耗,选用HY 12864点阵式液晶显示器。
液晶显示器HY 12864是一个128×64点阵显示模块,外形尺寸为5410mm ×5010mm ×715mm ,ST N 灰显示模式,E L 背光,可以显示图形和文字。
液晶显示器通过液晶显示控制器K S0108B 与MSP430单片机直接相连,接收MC U 的指令,完成显示功能。
液晶显示器具有8位标准数据总线,6位控制线以及电源线,可以通过电位器来调节背光亮度。
液晶显示器LC D 与单片机的连接电路如图4所示。
液晶显示控制模块中使用RS 、R ΠW 、E 、CS1、CS2作为与MSP430数据总线接口的控制信号。
RS 是数据Π指令控制信号,它控制存取的方式,可实现读写指令或接受数据。
R ΠW 是读写控制信号,高电平时液晶显示器工作在读模式,低电平时工作在写模式。
CS1、CS2是片选信号,高电平有效,控制液晶的左右半屏显示,当CS1为高电平时,液晶左半屏显示;当CS2为高电平时,液晶右半屏显示。
使用的HY 12864液晶显示器内置有DC ΠDC 转换模块,所以不用另外发生调节液晶对比度所需的负压,直接从电源分压即可得到驱动LC D 所需的电压值。
314 串口通信电路图4 MSP430与LCD 接口电路Fig 4 Interface circuit between MSP430and LCD为了对采集到的脉搏波信号做进一步的处理,需要将数据从检测仪送到计算机中。
