简易心电图仪

卡片式心电检测仪适用范围：该产品适用于医疗机构、家庭进行心电波形、心率的测量，可为医护人员的诊断提供参考。

1. 产品型号/规格及其划分说明产品型号：E100 E150"E" 心电类产品代码"100 150" 产品型号代码2.1 工作条件a、环境温度：10℃～45℃；相对湿度：10%～90%，不包括冷凝；大气压强：86kPa～106kPa；b、使用电源：内部电源：DC3.7V（+0.5V，–0.3V），锂电池。

使用USB数据线连接计算机或电源适配器进行充电。

2.2功能2.2.1 心电显示功能心电仪显示心电波形功能。

在简易模式和连续模式下，屏幕显示I导滚动心电波形，并且在连续模式时，在屏幕上方显示心率值。

2.2.2 心率检测范围、准确度和心率值分析A、心率检测范围：30次/分～240次/分。

心率分辨率：1bpm。

心率检测精度：±2bpm或±2%（两者取大者）。

B、当设备处于简易模式，30秒测量结束时，显示心率值，并有心率值简易分析功能：a、测量心率值大于等于60次/分、小于100次/分时显示笑脸；b、测量心率值小于60次/分或大于等于100次/分时显示哭脸。

2.2.3测量模式心电仪有简易测量和连续测量两种方式。

简易测量：测量30秒，30秒倒计时，时间到后停止测量，等待传输状态。

连续测量：连续进行测量，显示实时心率值和心电波形。

2.2.4 自动关机在系统主界面下，Ｅ100如果连续30S内没有任何操作，则自动关机；Ｅ150如果连续10S内没有任何操作，则自动关机。

2.2.5 电池电量低提示当电池电量为3.3V±0.1V时，心电仪提示电池电量低，稍时心电仪自动关机，关机后数据不保存。

2.2.6 数据传输功能简易模式下，启动测量，30秒后自动停止测量并打开蓝牙，进入数据传输等待状态，等待上位机读取数据，上位机可通过蓝牙读取刚测量的30秒钟心电数据，上传到上位机的数据，可在上位机上进行数据删除操作。

简易心电图仪指导教师：操长茂、吴幼芬队员及年级：易淑华、胡苗苗、曹鹏(专科组，2006 级)学校与院系：江汉大学高等职业技术学院摘要: 本系统以TI 公司的高精度仪表放大器INA2331 和低功耗MSP430 单片机为核心，实现了两路心电信号的采集、存储和显示。

设计采用右腿驱动电路和高通负反馈滤波器等抑制干扰措施，提高了放大器的共模抑制比；选用内部资源丰富的MSP430单片机和液晶显示器LCD 实现了心电信号的存储和回放。

结果表明系统各项技术指标达到了设计要求，具有低功耗低成本的特点。

Abstract：The system which takes the high-precision instrumentation amplifier INA2331 and low-power MSP430 MCU as the core has realizedtwo_channel ECG’s detection, storage and display。

It adopts a right-leg-driven circuit、a high-pass filter with reverse feedback and so on，which makes the CMRR of the preamplifier higher。

By adopted the inner resourcefulMSP430F449 single chip and LCD the ECG can be recorded and playbacking demonstrated。

The results indicate that the major technical specifications ofthe system meet the design requirements, The system has the followingfeatures, such as low-power、and low-cost。

简易心电图仪摘要：本系统主要以TI公司的低功耗msp430单片机为控制核心，由放大电路、右腿驱动电路、滤波网络、心电波形显示、存储与回放等模块组成。

利用高精度仪表放大器INA128和精密放大器OP07级联的方式对两路心电信号放大。

采用有源高低通滤波电路对心电信号进行综合处理。

设计还采用了右腿驱动电路抑制干扰，提高了放大器的共模抑制比。

单片机和液晶显示器实现了对心电波形的显示、存储与回放。

最终达到各项指标的要求，实现了低功耗的特点。

关键字：示波器滤波网络右腿驱动OP07 NE5532目录一、绪论 (3)（一）研究背景 (3)（二）心电图仪的发展现状 (3)（三）研究意义 (4)二、总体设计 (4)（一）便携式要求 (4)（二）设计框图 (5)三、硬件设计 (5)（一）电极的选择 (5)（二）导联方式的选择 (6)（三）放大电路 (7)（四）滤波网络 (8)四、软件设计 (9)（一）软件设计框图 (9)（二）程序源代码 (11)五、测试 (11)（一）测试仪器 (11)（二）系统测试 (11)（三）测试结果 (12)附录 (13)附录一 (13)附录二 (13)一、绪论(一)研究背景有很多病情较轻或者处在康复期内的心脏病患者，在较长时期内都离不开心电监护系统；或者有些心脏病偶发患者需要长期、连续观察心电参数，以捕捉某一瞬间出现的症状；也有些偏远地区的医院遇到疑难病症，病人在较长时间内需要得到上级医院专家的观察。

基于上述情况，开放一种便携的家用心电图仪，使得病人在家里可以观察并记录自己的心电信号，以备医生检查需求。

本设计介绍的就是一款体积小、重量轻、成本低、质量高、操作简单的便携式心电图仪。

(二)心电图仪的发展现状20世纪80年代心电图仪的特点是小型化、记录时间长，回放系统使用了计算机，并能够准确计算心率、异位心搏和ST段改变，打印系统已经普遍配备激光打印机。

20世纪90年代后的心电图仪的特点是体积小、佩戴舒适、存储容量打、电波保真度搞等。

提供计数器计时中断。

计数器的时钟源频率最高可以设置为24.512MHz，经过分频后有多种采样频率可选。

而且凌阳单片机的汇编语言中已经有FIR算法可以直接应用，因此可以做出16阶的数字滤波。

虽然16阶的数字滤波器效果不是十分理想，不能充分发挥数字滤波的性能，但可以起辅助滤波作用。

综上所述，由于本系统除了波形处理外，还要求具有数字存储和回放功能，因此本系统采用模拟、数字滤波相结合的方案，对通过两种标准导联所采集的两路心电信号分别进行以100Hz 和500Hz 为截止频率的模拟低通滤波，对要进行存储的信号，在用单片机采样的同时对其进行数字滤波，截止频率可设置低于50Hz，以避免工频信号干扰，使所存储回放的心电波形更为清晰。

四陷波处理方案论证比较本系统要除去工频50Hz的干扰，需要对混杂在心电信号里的50Hz信号作尽可能大的衰减处理。

处理方案集中在两种：自适应相干模板法和模拟陷波法。

方案1 自适应相关模板法自适应相关模板法利用工频干扰的相关特性，从原始输入信号中得到工频干扰的模板，进而从原始输入信号中减去工频干扰的模板，达到滤除工频干扰的目的。

但这种方法算法虽简单但程序设计比较复杂，考虑到课程设计时间有限，故不采取这个方案。

方案2 模拟陷波法图1 为双Ｔ网络幅频特性曲线。

图1通过图1幅频特性可知，对于ω=ω0的其他频率信号，通过双T网络具有较强的负反馈，因为双Ｔ网络具有良好的滤波特性，在仪表的电源噪声滤波电路中获得了较为广泛的应用，又因为双T 网络具有比RC串、并联网络更好的选频特性，故我们选用双T 网络进行陷波。

综上比较，模拟陷波方案比较简易可行，因此选择模拟陷波方案系统设计综合以上方案论证与分析，我们得出总体设计框如下：图3为心电信号放大电路。

电极采集到的心电信号大约为20 μ V～20mV，而灵敏的仪表放大器INA128 只需外接一个电阻就能将信号放大1～10000 倍，其增益G 与外接电阻的RG 的计算公式为：RG 1G k 50-Ω=当G=1000时，RG=50.05Ω。

课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 心电图仪的设计与制作初始条件：1．直流稳压电源 1台 2．双踪示波器 1台3．万用表 1只 4.电阻若干5.电容若干6.集成运放若干7.万用板 1块 8.电源线 4根9.20mm*20mm 薄铜皮 3块要求完成的主要任务:制作一路心电信号放大器，技术指标如下：a．电压放大倍数：1000，误差：±5％；b．－3dB低频截止频率：0.05Hz（可不测试，由电路设计予以保证）；c．－3dB高频截止频率：30Hz，误差：±5Hz；d．频带内响应波动：在±3dB之内；e．共模抑制比：≥ 60dB（含1.5m长的屏蔽导联线，共模输入电压范围：±7.5V）；f．差模输入电阻：≥5MΩ（可不测试，由电路设计予以保证）；系统能显示心率；能在示波器屏幕上较清晰地显示心电波形。

心电波形大致如下图所示：发挥部分：能在计算机上显示相应波形！时间安排：第14周理论讲解，时间:周一5.6节课。

地点：鉴四605.第14—20周理论设计，实验室安装调试，地点：鉴主13楼通信工程综合实验室，鉴主15楼通信工程实验室1。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (3)Abstact (3)一.原理电路及方案论证 (4)1方案论证 (4)1.1心电信号放大器设计 (4)1.2有源滤波器设计 (8)1.3低噪声稳压电源设计 (9)二．单元电路原理及设计 (10)2.1前置放大电路设计 (10)(1)前置主放大器设计及参数计算 (10)(2)抗干扰措施 (11)2.2有源高通滤波电路设计 (12)2.3贝塞尔滤波电路设计 (13)2.4陷波问题 (14)2.5稳压电源设计 (14)三．心电图仪总方案及原理图 (15)3.1导联电极说明： (15)3.2设计心电图仪的主要依据如下： (16)3.3心电图仪总方案说明 (16)四．测试与分析 (18)4.1测试仪器 (18)4.2测试数据 (18)4.3误差来源与分析 (19)五．电路仿真 (20)六．体会与建议 (22)七.参考文献 (23)八．仪器仪表明细清单 (24)摘要本系统利用高精度通用运算放大器INA128对输入的心电信号进行放大，再进行高通滤波,滤去高频生物电，同时采用右脚屏蔽驱动电路，消除50Hz生物电和机器信号的影响，最后在数字示波器上得到清晰的心电波形。

ICU抢救物品管理制度1.抢救物品有固定的存放地点，定期清点并登记。

2.抢救物品应保持随时即用状态，定期进行必要的维护检查并有记录。

3.抢救物品使用后应及时清洁、清点、补充、检测、消毒。

处理完毕后放回固定存放处。

4.抢救物品出现问题及时送检维修及时领取。

5.在进行维护检查时、检查后或消毒时有明显标识。

6.严格规范管理毒、麻、剧药品，对高危药品应单独存放、标识明确，使用的剂量及途径有规范。

7.抢救物品专人管理，专本登记。

ICU仪器设备管理制度1.所有仪器应分类妥善放置、专人管理、正确使用。

2.保证各种仪器能正常使用、定期检查、清点、保养，仪器设备出现故障及时修理并上报设备科。

3.保证各种仪器设备清洁，备用设备必须处于消毒状态并有备用标识，带有蓄电仪器随时充电备用。

4.仪器设备原则上不得随便外借，遇有特殊情况由医疗行政部门协调调配。

5.科内应定期对员工进行仪器应用培训，包括消毒操作与流程、常见故障排除方法等，做到熟练掌握。

6.医疗设备科对ICU主要仪器应及时维修、定期检测。

抢救车的使用及管理制度1.根据科室需求，各抢救药、物品保持一定的数量，工作人员不得擅自取用。

2.抢救药品、物品分别定位放置，定量储存，专人保管。

3.使用规范的药品、物品标签，所放置位置标识清楚。

4.设立抢救车药物、物品清点本，每班交班时必须清点登记、签名。

每班必须测试各种抢救器械、仪器性能并在专用登记本上记录功能状态，如有问题及时维修，更换。

5.抢救车上必备的药品及物品，按医院统一编号排列定位、定量存放，保证取用方便，每位护士熟悉编号、药品剂量、作用、使用方法。

药品用后随时补充。

6.抢救患者时所用安郶，须经两人核对后方可丢弃。

7.管药护士每周要检查核实药品种类、数量、是否存放过多、缺少、过期、变质等现象。

8.如发现抢救药品或物品遗失，及时上报保卫科、护理部，科室应分析原因，提出整改措施。

9.病房抢救车实行封条管理，由管药护士负责每周检查、清点后贴上封条，每班需检查封条是否完整，否则需及时查明原因，如果抢救患者时取用后，需值班护士及时补充，清点后重新贴上封条。

文献综述电子信息工程简易心电图仪的设计前言随着社会的发展和物质生活水平的不断提高 ,人们对健康的重视程度与日剧增 ,特别是近年来社会老龄化的加剧 ,而且每年心血管疾病的发病率也不断上升。

目前心血管疾病成了威胁人类生命的主要疾病 ,心脏病已经成了世界上死亡率最高的疾病。

鉴于这种严峻形势 ,提高预防和监测该疾病的手段势在必行。

而心电信号检测是发现心脏病的最直接手段 ,但目前医院用的心电监护仪价格昂贵 ,维护费用高 ,患者检查的经济负担重 ,不能做到随时随地都能检查[1]。

因此设计一种便携式、价格便宜且实用的心电监护仪器具有重要意义。

主题根据简易心电图仪设计的要求，并充分考虑各种因素，制定了整体设计方案：以前置小信号放大模块、滤波网络模块、数字处理模块三大部分为主体系统：图1.1心电图仪基本框架输入模块为了满足临床诊断的要求，对心电图仪的电极位置和引线以及与放大器的连接方式有统一规定，称为心电图的导联系统。

目前广泛应用的是 12 导联系统。

其中，又分为双极肢体导联、单级肢体导联和单级胸前导联。

考虑到题目要求，我们仅采用双极肢体导联，这组导联方式又称为标准导联[2]。

在此模块设计方案中引入屏蔽驱动和右腿驱动，以提高系统的共模抑制能力，进而使系统抑制干扰的能力大大增强。

①屏蔽驱动。

与人体相接触的电极到前置放大器之间有两根约1.5m 的导联引线，导联引线用屏蔽电缆。

信号线和电缆屏蔽之间存在分布电容，而两根导联线的分布电容不可能完全相等，加之电极阻抗的不平衡，导致包括输入回路在内的整个放大系统的共模抑制能力降低，从而使抑制干扰的能力下降，为了消除屏蔽层电容的不良影响，可使导联线的屏蔽层不接地，从而取出放大电路的共模电压端，与屏蔽层连接。

②右腿驱动。

人体自身通过各种渠道从环境中拾取工频50Hz交流电压，在心电测量中，形成交流干扰，这种交流干扰常在几伏以上。

为了消除这一交流干扰，采用右腿电极经电阻与放大器接地端相连，以降低人体的共模电压。

简易心电图仪组员: 谢厚瑶: 赵雯雯: 王世雨2012年8月8日简易心电图仪摘要:本简易心电图仪由仪表放大电路、低通滤波电路、同相放大电路和通用示波器组成。

本设计对采集的心电信号进行放大、滤波，最后将其清晰稳定地显示在双踪示波器上。

所设计的放大电路要求具有高增益、高共模抑制比、低噪声、低漂移，因此在放大电路中采用仪表放大电路提高系统的性能指标要求。

引言;本题是用铜片来检测人体的心电信号，然后将测量到的缓慢变化的微弱心电电信号进行放大处理,根据题目要求,系统可由以下几个部分组成:稳压电源、前置放大、信号滤波、后级放大部分。

其中前置放大用集成仪表放大器INA102，其外围元件少，增益可控，共模抑制比高，滤波采用低通滤波，后级放大用同相比例运算电路，很容易就能做到题目要求的1000倍放大倍数。

其中运放用op07，该运放噪音低，可有效的达到题目的技术指标。

一、方案设计1.系统框图2、方案比较与选择2.1前置放大前置放大模块在整机中处于非常重要的地位，其性能决定了整机的主要技术指标。

前置放大模块应满足高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低漂移的要求。

方案一：采用分立元件构成仪表放大电路，输入端用运放构成差动放大器，加入电压串联负反馈，这样其输入阻抗很高，这样就可以忽略人体阻值的变化。

只要参数得当，增益很容易达到80dB以上。

方案二：采用集成仪表放大器INA102或者INA103等芯片,外围电路少,增益容易控制,增益最小90dB,各项都符合要求.由于集成芯片暂时缺失,本设计采用方案一.2.2低通滤波方案一:由于心电信号具有脉冲波形的特性,为保证不是真的放大,必须考虑滤波器的相位特性.只有贝塞尔滤波器满足相位要求.具体用分散选频式结构带通滤波器,其抗干扰能力强.方案二:题目对高频响应截至频率没有提出要求,故可选用较简单的二阶集中选频式的低通滤波器.本设计采用方案二.2.3.后级放大方案一：用一般的通用型运放构成同相比例元算电路，很容易就能控制其放大倍数。