基于STM32的便携式心电信号测量仪的设计

　　随着生活水平的不断提高，人们在医疗保健方面的需求越来越强烈，老年保健已成为社会高度关注的问题。而对于慢性疾病患者，特别如心脏病、心脑血 管等高危疾病的患者，更希望不间断地检测病情和得到及时处置。同时，我国幅员辽阔，医疗水平有明显的区域性差别，大医院里通常人满为患，需要浪费很长时间 排队挂号和就医，而广阔的边远地区和农村地区的病人，却因为享受不到好的医疗监护而错失治疗机会。这就迫切要求一种及时、高效和低成本的医疗方式的产生。 随着电子、通信和医疗等科学技术的提高，能否设计便携式心电测量仪器，既方便患者使用测试，又能较准确地显示人体的心电特征，是科技工作者在思考和探索的 问题。

　　1 设计框图

　　传统的心电测量，一般使用的是五导联结构，即在人体的左右手臂、左右脚踝和前胸连接点击，然后再进行测量。该测量方法准确，但是因为需要连接的 导线较多，导致测量需要的准备时间长，同时由于操作较复杂，无法将心电信号测量变成如同体温测量一样简单方便，实现病患者直接在家中即可自我监控。本设计 拟基于 STM32 处理器制作一双导联便携式心电图设备，设计框图如图 1 所示。

　　本设计所制作的心电信号测量仪，使用时只需要用两手的大拇指触摸两边的铜箔，心电信号即可在液晶显示屏上滚动显示，并实时存储到 SD 卡上或通过 USB 数据线将该信号上传到 PC，以便对心电数据做进一步的分析，还可快速、方便探测人体心电信号。本设计具有操作简单、易于携带的特点。

　　2 电路构成

　　心电信号作为心脏活动在人体体表的表现，具有信号微弱、信噪比低、易受环境影响等特点。在测量心电信号时，容易受到工频信号、基线、电极接触噪 声、肌电、放大电路内部噪声等多种因素的干扰。为了能获取良好的心电信号，本设计的心电信号由电极从人体左右拇指端获取，送到心电信号处理电路，经前级差 分放大、高低通滤波后，再通过输出放大后得到一个可以被 STM32 处理器的模数转换器采样的模拟信号。

　　2.1 心电信号的差分放大

　　在体表获取生物电信号时，大量的无线电信号也会随着有用信号一起被传感器转化为电信号，如果这些信号不加处理即送去模数转换端，必将造成大量的 共模噪声信号，所以在传感器输入端，务必要想办法去掉大量的共模信号，而仪表放大器是最适合用来实现这个功能的。本设计采用 ADI 公司的AD622 仪表放大器，电路如图 2 所示。

　　AD622 具有低噪声、低漂移、高共模抑制比、高输入阻抗等特点，它的电压放大倍数可达 1 000 倍。电极极化电压最大可达 300 mV，为了防止前置放大器进入截止或饱和状态，必须限制其放大倍数，这里增益取 10 左右即可，由