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基于S3C6410和WinCE6.0的12导联心电图机设计

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  心电图是从人体表记录的心脏电位随时间而变化的曲线,它反映出心脏兴奋产生、传导和恢复过程中的生物电位变化。12 导联心电图机是指同步地记录 12 导心电信息。相比单导、三导或六导,12 导联心电图机具有很大的优势。如在描记心电各波、段和间期清晰不失真,在同一个心博或叠加后 的心博整体测量上使测量数据精确度更高; 在标测早博、心动  过速、旁道等心律失常的成功率显著高于三导和六导[1]。

  1 系统组成

  本系统由四部分组成: 前端采集模块、基于 S3C6410 主控系统模块、打印模块和远程数据传输模块。前端信号采集模块把通过电极采集的原始心电信号进行前端滤波放大处理后,将模拟信号转化成数字信号,并将数字信号组成数据帧通过串口输出。基于 S3C6410 微处理器的主控系统对由串口传输过来的数字化心电信号进行后端数字滤波处理、病理检测分析、实时显示,并按一定的格式存储,以便统一保存和日后查看。打印模块可以打印心电曲线和分析结果。网络传输模块实现了心电图机和心电图服务器之间以及心电图机和心电图机之间的数据交换[2]。

  2 系统硬件功能模块设计

  本系统的硬件模块如图 1 所示,主要有以下几个部分组成。

  1) 前端采集模块。心电信号是心脏跳动产生的微弱心信号,是一种低频微弱电信号,检测设备具有较高的灵敏度,所以对干扰很敏感。对体表电极测量而言,信号幅度在10 μV  到4 mV 之间,典型值为1 mV。频率范围在0. 05 Hz 到250 Hz之间,频谱能量主要集中在 0. 25 Hz 到35 Hz 之间。心电信号在采集的过程中受到工频干扰、电极极化干扰、肌肤干扰以及基线漂移等干扰,所以前段采集模块必须对采集到的心电信号进行滤波处理才能够利用。心电信号采集硬件模块如图 2所示。

  

  根据心电信号特征和受干扰特性,前端采集模块主要在采集后对信号进行前端放大; 50 Hz 滤波滤波、25 Hz 陷波滤波、35 Hz 陷波滤波、主放大、低通滤波、电平抬升和 AD 转换等过程,然后通过串口输出[3]。

  2) 基于 S3C6410 微控制器的主控系统。A / D 转换过程和其他采集硬件电路本身对心电信号存在干扰,主控系统还需要对接收到的数据进行数字滤波,并且需要对心电数据进行病理检测分析,所以对处理器性能要求很高。本文采用的S3C6410 是一款基于 ARM11 内核的微控制器,其主频达667 MHz,并具有丰富的外围接口控制器,可以满足 12 导联心电图机所需性能要求。本模块的硬件如图 3 所示,主要包括采用 ARM11 核的 S3C6410 微处理器、电源、串口、网卡、LCD触摸屏等。

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