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心电监护仪

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毕业设计专业：电子信息工程二〇一〇年六月天津职业技术师范大学本科生毕业设计基于单片机的心电监护仪Based on MCU ecg monitoring instrument2010 年6 月摘要心脏疾病是威胁人类健康的主要疾病之一，而心电监护仪能即时发现心脏活动的异常状态，对心脏疾病的预防、早期诊断和治疗具有非常重要的意义。

本文根据现有心电监护仪的不足，设计了一种基于AT16单片机的心电监护仪,该系统以ATmega16微处理器为核心，采集到的心电信号经过单片机，可得出被测者的心率，并且还可通过外接示波器，显示出心电图，具有性能强、功耗低、成本低等优点。

其主要的工作内容如下：首先介绍了心电信号产生的原理、心电图中各波段的意义和心电信号的提取方法，分析了心电信号的特点及干扰因素，给出了心电信号调理电路的设计要求，并设计了心电监护仪的总体结构。

设计了心电监护仪的整个硬件电路，包括心电信号提取及调理电路和心电信号采集及处理电路两大部分。

以运算放大器AD620、设计了调理电路中的前级放大电路、和后级放大电路，设计了0．05Hz高通滤波电路、100Hz低通滤波电路和50Hz陷波电路，并通过软件对前级和后级放大电路的传输特性进行了仿真研究。

以ATmega16为硬件平台设计了心电信号采集及处理电路，并对主要的电路单元进行了介绍。

最后，对心电监护仪进行了测试，实验结果表明系统能较好地实现信号采集、数据处理和显示等功能，证明了心电监护仪设计方案的可行性。

关键词：心电监护仪；ATmega16；心电信号；心电信号提取及调理电路ABSTRACTHeart disease is the main threat to human health and disease of heart function of electrocardiogram abnormalities of the activities that instant, to heart disease prevention, early diagnosis and treatment has the extremely vital significance.According to the existing shortage of electrocardiogram machine, introducing embedded system technology, design a kind of AT16 based on SCM ecg machine, this system to ATmega16 microprocessors as the core, with resistance, low power consumption, low cost advantage.The main content of the work are as follows: firstly introduces the principle of ecg signals, and the significance of the band of ecg signal and the extraction method, analyzes the characteristics of ecg signals and interference factors, presents the design of ecg signal circuit design requirements, and the overall structure of electrocardiogram machine. The design of the hardware circuit electrocardiogram machine, including electrocardiosignal extraction and regulate circuit and signal acquisition and processing circuit. To design the amplifier AD620 and circuit in the former stage amplifier circuit, drive circuit and right after the amplifier circuit design, the level of 0.05 high-pass filter circuits, speed 100Hz low-pass filter circuits and isolator, and through the notch circuit and software of the amplifier circuit after transmission characteristics simulations were performed. In the design of hardware platform ATmega16 for ecg signal acquisition and processing circuit, and the main circuit of the unit are introduced.Finally, the electrocardiogram machine were tested, the experimental results show that the system can achieve signal acquisition, data processing and display function, and proved the feasibility of the scheme design of electrocardiogram machine.Key Words：electrocardiogram machine; ATmega16; Ecg signal; Ecg signal extracted and regulate circuit目录1引言 (1)2心电基础知识与心电监护仪整体设计 (3)2.1心电图基础 (3)2.2心电信号特征及干扰 (4)2.3心电信号调理电路设计与要求 (5)2.4心电监护仪整体结构设计 (6)3心电信号提取及调理电路设计 (7)3.1前置放大电路的设计 (7)3.1.1方案一：三运放差分电路 (7)3.1.2方案二:用INA128仪用仪表放大器来实现 (8)3.1.3方案三:利用AD620来设计放大电路 (9)3.1.4方案四：利用MAX4194来设计放大电路 (10)3.1.5方案选择 (11)3.3高通滤波电路 (11)3.4工频50Hz的滤除电路 (12)3.5电压抬升电路 (13)4心电信号采集及处理电路设计 (14)4.1ATmega16单片机介绍 (14)4.2单片机基本工作电路 (17)4.2.1电源提供 (17)4.2.2复位电路 (17)4.2.3时钟电路 (18)4.3单片机的模数转换器 (19)4.4液晶显示模块 (19)5系统软件设计 (21)结论 (22)参考文献 (23)附录1：电路综合原理图 (24)附录2：系统程序 (26)致谢 (34)1引言心脏疾病已成为危害人类健康的主要疾病之一。

据统计，世界上每年平均有几百万人死于心脏疾病，而研究心脏疾病的预防、诊断和治疗方法一直是各国医学界的重要课题。

及时了解人体心脏的活动状况，在预防、诊断心脏疾病方面具有十分重要的意义。

目前，临床诊断心脏疾病主要通过常规心电图。

常规心电图是病人在静卧情况下由心电图仪记录下来的心电活动图，主要反映了额面和横面上的心电变化，可以从多个角度观察到心脏的活动情况。

对于心肌梗塞、早搏、左前支阻塞和左后分支阻塞等疾病能进行定位诊断，是心脏疾病诊断的重要手段之一。

心电监护仪被设计用来放大和记录由于心脏电激动而在身体表面产生的被测电位差。

心电监护仪所记录的每～次活着的“心脏跳动”——心电图表现为一个连续的波形，这些波形对应着心脏的基本电活动。

从1903年Einthoven发明第一台弦线式心电图仪开始到现在，心电监护仪已经过了近百年的发展历程，其技术逐渐地趋于完善。

二十世纪30年代，弦线式心电监护仪才逐渐被电子管和晶体管放大式心电监护仪所代替，但后者都比较笨重，故障率高．很快被淘汰。

自从二十世纪六十年代初期以来，已经进行了靠计算机来完成心电图波形的测量以及随后的分析处理的研究。

80年代初美国Marquette公司首先推出数字化心电监护仪，从此心电图进入了数字化、自动化、网络化管理的新时代。

目前，在国外和国内应用比较广泛的心电监护系统主要有：①以色列CardGuard 公司的无线心电监护仪PMP。

它是一个手持式的心电监护仪，通过蓝牙技术与PC机进行通讯，然后通过PC机将心电数据上传给网络监护中心。

②TlE公司研制的Heart ViewTMl2导联心电监护仪。

整个系统由一个心电信号记录单元和通讯单元组成，心电记录单元可以记录2．5秒到lO秒的心电数据，然后使用者将记录单元放在通信单元上，将记录的心电图通过接口转换经电话线送往医院监护中心。

③广州吉量医疗科技有限公司生产的口袋式心电监护仪。

该系统采用蓝牙技术，以掌上电脑和PC机作为操作平台，具有手持化、移动化、网络化、数字化和无线化的特点，使用携带方便。

心电监护仪可以通过Intemet网络和医院内部的局域网接入医院服务器，实现高质量的远程及医院内部心电会诊。

其心电采集器和PC机、PDA之间通过蓝牙技术传输心电数据。

④卡迪欧公司开发的“护心神"电话传输心电监护系统(TTM)。

该系统采用电耦合方式通过电话传输心电图，实现无差错、无失真、数字式传送心电图。

护心神是一个可随身携带的微型心电采集系统，它可随时随地采集和存储病人的心电信号，并能连接电话适配器和电话线，通过电话网络传输心电数据。

本文的研究内容是基于AT16的心电监护仪研究与设计，概括起来主要有以下方面的工作：(1)介绍心电信号产生的原理和心电信号的提取方法，分析心电信号的特征及干扰因素，给出心电信号调理电路的设计要求，并设计心电监护系统的总体结构。

(2)设计心电监护系统的整个硬件电路，并对各单元电路进行设计，包括心电信号提取及调理电路部分和心电信号采集及处理电路部分。

(3)研究心电监护系统软件设计液晶驱动和显示，由于硬件的限制，液晶显示的只是被测者的心率，采集到的心电信号，必须通过示波器才可显示出心电图。

2心电基础知识与心电监护仪整体设计心电图(ECG)是记录心脏电活动状态随时间变化的曲线图形，它是临床诊断心脏疾病的重要依据，对了解人体心脏的活动状态具有十分重要的意义。

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心电监护仪 原理

心电监护仪 原理

心电监护仪原理心电监护仪是一种用于检测和记录心脏电活动的医疗设备。

它通过将电极连接到患者身上，测量和记录心脏电信号的变化，可帮助医生判断心脏功能是否正常，并对心脏疾病进行诊断和监测。

心电监护仪的原理主要包括信号获取、信号放大、信号滤波和信号显示等几个部分。

首先，信号获取是心电监护仪的基本功能，它通过电极与患者的皮肤直接接触来获取心脏电信号。

常用的电极放置位置包括胸部和四肢，其中V1至V6电极放置在胸部，用于监测心电图的主要动态变化；四肢电极一般分别放置在上肢和下肢，用于检测心脏电活动的整体情况。

信号获取后，心电监护仪将信号进行放大，以便更好地显示和分析心电信号。

心脏电信号的幅度通常很小，一般在几毫伏到几十毫伏之间，而心电监护仪需要将其放大到可以显示的范围，以便医生进行准确的诊断。

为了减少信号放大后的噪音和干扰，通常在信号放大之前还会采取一些措施，如防共模噪声干扰、满足适当带宽要求等。

除了放大信号外，也需要对信号进行滤波，以减少噪音和干扰的影响。

心脏电信号中可能存在各种外来干扰，如肌肉运动、电源噪声等，这些干扰会对心电图的分析和诊断造成困难。

因此，心电监护仪通常会采用滤波技术来抑制这些干扰，以便准确地显示和分析心电信号。

常用的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等，通过调节滤波器的参数，可以选择性地减少干扰信号的频率范围。

最后，心电监护仪通过显示设备将滤波后的心电信号转化为可视化的心电图形。

心电图是心电监护仪的输出结果，它以时间为横轴，电压为纵轴，用曲线图形显示心脏电活动的细微变化。

心电图的解读对于心脏疾病的诊断和监测非常重要，因此医生需要对心电图的各项指标和特征进行仔细的分析和判断，以得出正确的结论。

总结起来，心电监护仪主要通过信号获取、信号放大、信号滤波和信号显示等环节来实现对心脏电信号的检测和记录。

它的应用使得医生能够更加准确和全面地了解患者的心脏状况，减少了心脏疾病的诊断和监测的难度，有助于提高医疗质量和效率。

心电监护仪

心电监护仪

心电监护仪心电监护仪是一种医疗设备，用于检测和记录人体心脏电活动。

它可以通过电极和导线将心电信号转化为可见的波形图，从而帮助医生判断患者的心脏健康情况。

心电监护仪通常由三部分组成：主机、电极和导线。

主机是设备的控制中心，负责接收和处理电极传输的信号，并将其显示为心电图形。

电极是贴在患者体表上的金属片，用于捕捉心电信号。

导线则用来连接电极和主机，将信号传输到主机进行处理。

心电监护仪的工作原理是基于心脏的电生理学原理。

心脏中的心肌细胞会发出电信号，这些信号会引起心脏的收缩和舒张，从而维持正常的心律。

心电监护仪的电极会感知这些电信号，并将其转化为波形图。

医生可以通过观察心电图的形态和变化，诊断患者是否存在心脏疾病，如心律失常、心绞痛等。

心电监护仪在临床上有着广泛的应用。

它可以用于监测患者的心脏状况，在临床诊断、治疗和监护中起到重要的作用。

例如，在急诊科、重症监护室和手术室中，医生可以实时地观察心电图的变化，以判断患者的病情并及时采取救治措施。

在心脏康复和健康管理领域，心电监护仪也可以被患者佩戴，用于长期监测心脏健康状况，及时发现并预防心脏疾病的发生。

现代的心电监护仪通常具备多种功能和特点。

一方面，它们可以记录和存储大量的心电数据，从而帮助医生对患者进行追踪和分析。

另一方面，一些心电监护仪还可以与互联网或移动设备连接，实现远程监护和数据共享。

这使得医生可以在任何地点随时查看患者的心电图数据，便于远程会诊和医疗指导。

心电监护仪的发展和应用对提升心脏疾病的诊断和治疗水平起到了重要的推动作用。

它不仅能够及时发现心脏异常，还可以帮助医生对心脏病变的程度和类型进行评估。

但是，在使用心电监护仪时，也需要注意一些问题和风险。

例如，电极的贴附位置和方式需要正确，以避免信号的干扰和失真；同时，患者在测试过程中需保持身体的稳定，避免干扰测试结果。

总之，心电监护仪作为一种重要的医疗设备，在心脏疾病的诊断、治疗和监护中起到了不可或缺的作用。

心电监护仪的使用方法

心电监护仪的使用方法

心电监护仪的使用方法
1.接插电源：将心电监护仪的电源线插入电源插座，然后将电源线插入心电监护仪的电源插座中。

2.连线电极：将心电监护仪的导联线连接到电极板上。

注意：电极板的位置应该与心脏的位置相同，并且皮肤表面应该清洁干净。

3.打开仪器：请按照说明书上的指示，将按扭或现针开关从向上拨到“开”位置。

4.检测偏移：心电监护仪通过检测心电波的偏移来判断皮肤与电极之间的距离是否正确。

如果设备发出警告或错误信号，说明电极板与皮肤之间的距离存在问题，请重新调整。

5.校正：心电监护仪很可能会需要校正以获得准确的读数。

校准程序会导入固定的电信号，来检查设备读法的准确性。

请按照操作说明进行。

6.开始监护：现在可以开始监护患者的心电信号。

确保设备显示正常、在监护模式下。

如果患者有异常心电信号或不适症状，请立即采取相应措施，如拔除电极板或更改监护模式。

7.结束监护：监护结束时，请关掉仪器的开关，并仔细整理设备，以便下一次使用。

心电监护仪的使用方法及注意事项

心电监护仪的使用方法及注意事项

心电监护仪的使用方法及注意事项一、使用方法：1.准备工作：在使用心电监护仪之前，首先需要准备好以下物品：-心电监护仪设备-心电图电极-纸张和墨盒（用于打印心电图）-电极粘贴胶布-酒精和棉签（清洁患者皮肤）2.准备患者：-让患者脱掉上身衣物，用酒精擦拭心电图电极接触地区的皮肤，确保皮肤干净。

-确保患者体态舒展，心率稳定。

-根据需要，将电极粘贴在适当的位置，如胸前、左右胸侧等。

3.连接设备：-将电极的连接线与心电监护仪的插座连接。

-确保连接线连接牢固，不松动。

4.开启设备：-按下心电监护仪的电源开关，确保设备已经启动。

-根据需要选择合适的监护模式，如12导联监护或连续记录模式。

5.记录心电图：-按下“记录”按钮开始记录心电图。

-确保患者保持静止，不要说话或大幅度运动。

-根据需要，记录足够长的时间以获取准确的心电图。

6.保存和打印心电图：-当所需的心电图记录完成后，按下“保存”按钮，将心电图保存到设备的内存中。

-取下电极并清洁患者皮肤。

-根据需要，将保存的心电图打印出来，并在上面标注患者姓名、日期和相关的信息。

二、注意事项：1.电极的选择和使用：-选择适合的电极尺寸和形状，以确保电极与患者皮肤的良好接触。

-在贴附电极时，确保电极与皮肤接触的区域完整，无空隙或松动。

2.患者舒适性：-在安装过程中，确保患者的舒适和隐私受到尊重。

-尽量减少电极与患者皮肤的摩擦，以避免不必要的不适。

3.设备的维护和保养：-定期检查和清洁设备，确保设备处于良好的工作状态。

-根据需要更换纸张和墨盒，并且及时清理打印机的进纸机构。

4.记录和解读心电图：-心电图的解读需要由专业医生进行，不能自行诊断。

5.操作的安全性：-心电监护仪与其他医疗设备一同使用时，应遵循相关的操作规程和安全标准。

-遵守设备的操作规程，以确保操作的安全性和准确性。

6.电源和充电：-确保心电监护仪的电池电量充足或及时充电，以确保设备的正常工作。

-遵循设备制造商的充电和用电指南，以确保正确的操作和充电过程。