心电信号采集及系统设计(荟萃内容)

心电信号采集系统的研究与设计作者：王思毅来源：《卷宗》2017年第28期本文研究设计了十二导联心电采集系统。

系统由前端采集电路模块、滤波模块和控制模块组成。

前端采集模块对信号进行放大并抑制共模干扰，滤波模块对信号进行噪声处理，控制模块对导联切换和模数转换进行控制。

本系统具有体积小、高质量的特点，并使用了低功耗的处理芯片使得长时间的实时心电采集更加简单方便。

其能够以更高效稳定的方式对人体心电信号进采集，在未来可以更好地预防心血管疾病的发生，为人们的健康生活提供保障。

1 引言心血管疾病具有很强的隐蔽性和高危险性，一直是医学界研究的热点问题。

心电监护仪器能够及时发现心血管的异常情况，成为临床诊断以及生命科学研究的重要工具。

目前使用较多的心电监护仪器主要以工作站的形式应用于医院，因其价格昂贵且不便携带，阻碍了家庭应用的普及。

随着人们生活水平的提高，肥胖、快节奏的生活压力促使心血管疾病的发病率迅速上升，已成为威胁人类身体健康的主要因素之一。

与此同时，心血管疾病的发病趋势也不断趋于年轻化，便携式的心电系统能够帮助心血管类疾病的预防以及治疗。

随着电子设备的快速发展，专业的便携式心电监测设备也能够进入家庭中实现心电信号的日常监护，从而使医生能够更加全面及完整地评估病人的心脏状况。

使用心电监护仪可提高护理工作效率，随时了解患者病情，提高治疗和护理质量，大幅度降低危重患者的病死率。

因此，本文所研究的十二导联采集系统具有重要的医疗价值与社会价值。

本文设计的便携式十二导联心电采集系统通过电极片从人体的十个不同部位采集心电信号，信号经过放大、共模抑制、滤波并通过MSP430F149芯片控制模数转换，其通过控制导联切换芯片可以得到8路心电信号，最终可以得到十二导联信号。

2 系统总体结构前端采集电路模块从人体采集到微弱的生物电信号，并进行放大且抑制共模干扰，信号再经过滤波模块后得到高质量的心电信号。

控制模块采用了MSP430F149，低功耗处理芯片是系统的中央处理芯片，不仅进行导联切换，还控制模数转换AD7691等芯片。

教改班综合设计与实验心电信号采集与监测系统李天野（02099028）张宁祥（02099015）2012年6月目录1. 实验任务与要求-------------------------------------32. 总体方案论证与框图构筑-----------------------------33. 心电信号调理器的设计与仿真-------------------------43.1 放大器设计------------------------------------43.1.1 仪用放大器设计---------------------------43.1.2 输出放大器设计---------------------------73.1.3 放大器总体仿真结果-----------------------83.2 50Hz陷波器设计--------------------------------93.3 心电信号调理器总电路图-----------------------114. 心率测量、显示及报警电路的设计---------------------12 4.1 心率测量方案----------------------------------12 4.2 心率测量及显示电路设计------------------------124.3 报警电路设计----------------------------------155. 总结----------------------------------------------166. 参考文献------------------------------------------161. 实验任务与要求1.设计心电信号调理器：增益：60dB、70dB和80dB三档可调；带宽：0.01Hz ~ 200Hz，可插入50Hz陷波器。

2.设计测量和显示心率的数字电路（用七段数码管显示）。

本科毕业设计（论文）心电信号采集及分析系统设计谭莹莹燕山大学摘要心血管疾病是威胁人类健康的主要疾病之一，早期诊断和治疗是预防心脏病的有效途径。

20世纪50年代末，美国科学家Holter首先发明了一种心电仪，人们称它为Holter心电仪或叫动态心电仪，这种技术在临床上可实现“长时间”、“动态”记录的心电图，就称为动态心电图。

能够记录病人24小时活动过程中的动态心电数据，给医生提供具有诊断价值的资料，对于心脏功能的评价，心脏病的早期诊断非常有益，所以心电监护仪在其中发挥着至关重要的作用。

本课题采用MSP430149单片机作为核心器件，主要完成对心电信号的24小时不间断采集、传输、存储、显示等功能。

关键词　心电信号；动态心电图；MSP430单片机电阻及电容组成。

在低频的情况下，这个源阻抗为纯电阻。

显然它包括()那么电阻=R 。

(R)。

人体内组织液是一种电解质，所以R与组织液离子浓度有关。

不仅与皮肤和电极接触松紧有关，还与皮肤的干湿、清洁度及每个人角质层的厚薄有关。

抗，才能确保增益的稳定性。

设两个电极与皮肤的接触电阻为、，如果不等于，不可避免的就会把共模干扰信号转化为电路无法克服34电路由两个等值电阻和一只由运算放大器输出端两个串联电阻的中点电压，即：当只有差模信号的输出=-时，有=O包含输入信号的共模部分=。

从而使得共模信号不经阻容其中是集成仪用放大器该电路的高通截止频率可以表示为：整个电路的共模抑制比可以由下式来计算：其中和分别是放大器第一级和第二级的共模抑制比。

由集成仪器放大器的共模抑制比决定。

在第二级放大倍数比较高的情况下，的值可以达到以上。

对的影响可以忽略。

的值则可以由下式得到：其中：、和、3为例，其的标准值为以标准值来计算，。

如果所选用高精度、匹配较好的运放，和的值还可以大幅度提高。

扰，有必要进行低通滤波电路的设计。

6图3.4 高通滤波电路8(和)位表示．则数据量为。

这样大的数据量可以。

微弱信号检测课题报告心电信号采集—噪声分析及抑制指导老师：***院系：机电学院测控系班级：学号：姓名：【目录】【摘要】 (3)第一章 (4)1.1人体生物信息的基本特点[1} (4)1.2 体表心电图及心电信号的特征分析[4] (5)1.3心电信号的噪声来源[7] (6)1.4 心电电极和导联体系分析 (7)1.4.1系统电极选择[8] (7)第二章硬件电路设计 (8)2.1 心电信号采集电路的设计要求 (8)2.2 心电采集电路总体框架 (9)2.3采集电路模块 (11)2.4 AD620引入的误差 (11)2.4.1 电子元件内部噪声 (11)2.4.2集成运放的噪声模型： (13)2.4.3 AD620的噪声计算 (14)2.4.4 前置放大电路改进措施 (15)2.5 滤波电路设计 (17)2.6电平抬升电路[14] (20)2.7心电信号的50Hz带阻滤波器（50Hz陷波）设计[15] (20)结论 (22)附录：参考文献 (23)【摘要】心脏是人体循环系统的核心，心脏的活动是由生物电信号引发的机械收缩。

在人体这个三维空间导体当中，这种生物电信号可以波及人体各个部分，在人体体表产生规律性的电位变化。

在人体体表的一定位置安放电极，按时间顺序放大并记录这种电信号，可以得到连续有序的曲线，这就是心电图。

针对心电信号的特点进行心电信号的采集、数据转换模块的设计与开发。

设计一种用于心电信号采集的电路，然后进行A/D转换，使得心电信号的频率达到采样要求。

人体的心电信号是一种低频率的微弱信号，由于心电信号直接取自人体，所以在心电采集的过程中不可避免会混入各种干扰信号。

为获得含有较小噪声的心电信号，需要对采集到的心电信号做降噪处理。

运用一个心电信号检测放大电路，充分考虑了人体心电信号的特点，采用前置差动放大+带通滤波器+50Hz陷波器(带阻滤波器)组成的模式，对心电信号进行测量。

关键词：心电信号采集，降噪，A/D转换放大，噪声分析第一章1．1人体生物信息的基本特点[1}人体的生物信号测量的条件是很复杂的。

个人健康系统心电数据采集设计一、引言随着人们对健康的关注度不断提高，个人健康系统越来越受到人们的关注和需求。

心脏病是世界上最常见的疾病之一，而早期的心脏病往往不容易被人们察觉。

因此，开发一种可靠的个人健康系统，能够监测用户的心脏健康状况，对于预防心脏病的发生具有重要意义。

二、系统概述1.实时监测用户的心电数据；2.分析和识别用户的心脏健康状况；3.提供个性化的健康建议和预警。

三、系统结构1.佩戴式心电传感器：用户佩戴在胸部或手腕处，通过电极与皮肤接触，采集心电图信号；2.无线数据传输模块：将佩戴式心电传感器采集到的心电图数据通过无线方式传输给手机或其他便携设备；3.手机应用程序：接收心电图数据，进行数据处理和分析，生成报告，并提供个性化的健康建议和预警；4.数据存储和云服务：将用户的心电图数据存储在云端，方便用户随时查看和分析。

四、心电图数据采集与处理1.心电图数据采集：佩戴式心电传感器通过电极与用户皮肤接触，采集长时间（如24小时）的心电图信号，以获得更准确的心脏健康状况信息；2.数据滤波和去噪：采集到的心电图数据需要进行滤波和去噪处理，以消除干扰和噪声，并提高数据的可靠性；3.R波识别：R波是心电图中最明显的波峰，通过识别R波来计算心脏的心率；4.心律失常检测：通过对心电图数据的形状和间隔进行分析，检测是否存在异常的心律失常；5.心脏异常检测：通过对心电图数据的波形和特征进行分析，识别可能存在的心脏异常，如心肌缺血、心律不齐等。

五、数据分析与健康建议1.心脏健康评估：根据心电图数据的分析结果，对用户的心脏健康状况进行评估，以判断是否存在潜在的心脏病风险；2.健康建议：根据用户的心脏健康状况和需要，生成个性化的健康建议，包括生活方式调整、药物治疗建议等；3.预警功能：系统可以设置不同的预警阈值，当用户的心电图数据超过预警阈值时，在手机或其他便携设备上提醒用户，并建议尽快就医。

六、数据存储和隐私保护1.数据存储：个人健康系统采用云存储方式，将用户的心电图数据存储在云端，以便用户随时查看和分析；2.数据隐私保护：用户的心电图数据是敏感数据，系统需要采取相应的数据加密和隐私保护措施，确保用户的数据安全和隐私不受侵犯。

微弱信号检测课题报告心电信号采集—噪声分析及抑制指导老师：宋俊磊院系：机电学院测控系班级：学号：姓名：【目录】【摘要】...........................................................第一章..............................................................人体生物信息的基本特点[1}.............................................体表心电图及心电信号的特征分析[4]....................................心电信号的噪声来源[7].................................................心电电极和导联体系分析.............................................系统电极选择[8].......................................................第二章硬件电路设计.................................................心电信号采集电路的设计要求.........................................心电采集电路总体框架...............................................采集电路模块........................................................AD620引入的误差....................................................电子元件内部噪声...................................................集成运放的噪声模型：...............................................AD620的噪声计算....................................................前置放大电路改进措施...............................................滤波电路设计......................................................电平抬升电路[14]......................................................心电信号的50Hz带阻滤波器（50Hz陷波）设计[15].........................结论................................................................附录：参考文献......................................................【摘要】心脏是人体循环系统的核心，心脏的活动是由生物电信号引发的机械收缩。

重庆理工大学毕业设计（论文）任务书题目心电信号采集系统的设计－信号处理部分（任务起止日期2011 年 2 月 2 5 日～2011 年 5 月30 日）电子信息工程与自动化学院测控技术与仪器专业 2 班学生姓名学号指导教师系主任二级学院院长课题内容1）分析心电信号产生的基本原理以及测量方法；2）研究并制作心电信号采集电路；3）研究并制作串口电路，将信号上传至上位机；4）完成样机的制作，并进行了调试；课题任务要求1.对采集到的心电信号经A/D转换后，得到数字信号。

2.对得到的数字信号进行数字信号处理。

3.对处理过的数字信号在PC机上进行显示，分析。

预期目标：能够将处理后的信号在PC机上显示及分析。

主要参考文献（由指导教师选定）[1] 余学飞，医学电子仪器原理与设计，华南理工大学出版社，2000年3 月[2] 邓亲恺.现代医学仪器设计原理，科学出版社，2004年5月[3] 卢喜烈等编著12导同步心电图图谱北京科学技术文献出版社2001.1-5[4] 于云之, 聂邦畿. 心音的临床意义及研究现状. 现代医学仪器与应用,1997.9[5] 吴延军. 徐泾平. 赵艳. 心音的产生与传导机制. 生物医学工程杂志,1996.3[6] 黄智伟，无线数字收发电路设计，电子工业出版社，2003.5[7] 刘雅言. 于家艳. 董向明. 压电薄膜型心音传感器. 传感器技术, 1998.6[8]张毅刚.新编MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社.2003.7:47-65同组设计者学生完成毕业设计（论文）工作进度计划表序号毕业设计（论文）工作任务工作进度日程安排周次1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20调研、收集资料。

完成第1阶段资料汇总，写出文献综述。

完成开题报告。

_ _ _ _课程任务设计安排及设计方案的整理。

_ _绘制出设计电路图以及器件的收集。

智慧医院心电图系统设计方案智慧医院心电图系统设计方案一、需求分析随着医疗技术的发展，现代医院对于心电图系统的需求越来越高。

智慧医院心电图系统的设计需要满足以下需求：1. 心电信号采集：系统能够实时采集病人的心电信号，并将其显示在监护仪上。

2. 心电数据传输：系统能够将心电数据传输到医生的电脑终端，并支持实时监控和存储心电图数据。

3. 心电信号分析：系统能够对心电信号进行分析，自动检测和诊断心脏疾病，提供有效的诊断结果。

4. 快速响应：系统能够在病人出现心脏紧急情况时，提供快速响应和告警功能，以便医生及时处理。

5. 数据共享：系统支持不同医院之间的数据共享，方便医生进行远程查看和诊断。

二、系统设计基于以上需求，我们设计了以下智慧医院心电图系统的方案：1. 硬件设备- 心电信号采集装置：负责采集病人的心电信号，将其转换为数字信号，并发送给监护仪。

- 监护仪：接收并显示心电信号，并将数据传输给服务器。

- 服务器：负责存储心电图数据，并进行分析和诊断。

- 电脑终端：医生通过电脑终端查看心电图数据，进行诊断和记录病人信息。

- 告警系统：监测心电数据，当心脏紧急情况发生时，发送告警信息给医生和护士。

2. 软件系统- 数据传输与存储：设计一个专门的数据库用于存储心电图数据，实现数据的实时传输和存储。

- 心电信号分析：设计算法对心电信号进行分析，检测心脏疾病，并自动诊断病情。

- 医生电脑终端应用：提供一个电脑应用程序，医生可以通过该程序查看和诊断病人的心电图数据，并记录病人信息。

- 远程访问与共享：设计一个远程访问系统，支持医生在其他医院通过网络查看和诊断病人心电图数据。

三、系统实施在系统实施过程中，我们需要考虑以下几个方面：1. 网络架构：建立局域网和互联网，确保心电图数据能够实时传输和存储。

2. 安全性保障：系统在数据传输和存储过程中要保证数据的安全性，防止数据泄露和篡改。

3. 系统集成与测试：各个硬件设备和软件系统的集成与测试，确保系统能够正常运行。

一、心电图机概述1.1 医学仪器概述医学仪器主要用于对人的疾病进行诊断和治疗，其作用对象是复杂的人体，在医学仪器没有大量出现之前，医生主要凭经验通过手和五官来获取诊断信息，现在随着电子信息等技术的发展，医学仪器可以将人体的各种信息提供给医生观察和诊断。

由于生理信号均是微弱的信号，加之人体结构的复杂性和个体差异性，医学仪器在检测研究生物信息时，必须考虑到生物信息的特点，针对不同的生理参量采用不同的方法。

检测一些十分微弱的信息时，必须用高灵敏度的传感器或者电机，对于一些变化极为缓慢的生物信息，要求其检测系统具有很好的频率响应特性。

同时，对于检测到的信号，需要进行必要的处理，才能成为医生诊断的依据，现在能检测到的生理信号十分丰富，到了不用计算机就很难处理的地步。

所以对任何检测到的信号必须进行模/数转换，对不同的生理信息还要采用一些数学方法，如对非线性的生物信息，可通过拉普拉斯变换的办法，将其按线性处理；又如欲将检测到的以时间域表示的信息转换到频率域上，就得采用傅立叶变换的方法。

在生物信息处理过程中，当需要作信号波形分析时，又要用到模拟式频谱分析法（即滤波）和数字式频谱分析法。

另外，对于处理好的生理信号，必须以某种方式显示出来如打印在记录纸上或显示在显示屏幕上等。

图1.1从上述可以看到，医学仪器与其他仪器相比具有其特殊性。

一台完整的医学仪器一般由以下几部分构成：信息检测系统、信息处理系统、记录显示系统以及其他的辅助系统（如图1.1所示）。

检测系统主要包括被测对象、传感器或电极，它是医学仪器的信号源；信息处理系统的作用是对信息检测系统传送过来的信号进行处理，包括放大、识别（滤波）、变换等各种处理和分析，它也被认为是医学仪器的核心，因为仪器性能的优劣、精度的高低、功能的多少主要取决于它，可以说医学仪器自动化、智能化的发展完全取决于信息处理系统技术进步的程度；信息记录与显示系统的作用是将处理后的生物信息变为人们可以直接观察的形式。