基于单片机的便携式心电监测仪

　　1　引言

　　目前,以采集心电信号、分析和诊断为主的心电监护系统已经得到了广泛的应用,对于心脏系统疾病的预防、诊断发挥了很大的作用[1]。经研究,发 现大部分具有以下特点[2][3]:采取前后端结构,前端是以模拟电路为核心的心电采集系统,后端是以PC为核心的控制和处理系统,两者之间通过通信端口 来进行通信。然而,这存在以下两大缺陷:一,随着医疗设备向小型化和　　便携式的发展,PC和显示器相对而言体积比较大,对于一些特定的场合(比如病人床 边、家中)很不方便;二,价格昂贵,且必须匹配PC机,这对于一般用户而言难以接受。鉴于以上缺点,我们自行研制了基于单片机的心电监测系统。该系统具有 一下特点:

　　(1)操作方便,测量简单,设备廉价,易于推广使用;

　　(2)测量具有无创、安全、准确、可重复性强等;

　　(3)可实时显示波形;

　　(4)高采样频率(每秒高达1000个采样点),高分辨率,无间断采样和快速传送数据保证信号的不失真再现;

　　2　采样系统

　　本文采用AT89C51和小型LCD代替PC和显示器

　　2.1　AT89C51的特点[4]

　　AT89C51是美国ATMEL公司的MCS51系列单片机的一种通用芯片,具有如下的特点:

　　(1)与80C51兼容;

　　(2)具有4Kbytes可重复编程的闪存,可写入/擦除1000次以上,数据保存10年以上;

　　(3)操作频率:0Hz~24MHz;

　　(4)三层可编程的存储器上锁;

　　(5) 128个位组的内部数据存储器;

　　(6) 32条可编程的I/O线;

　　(7) 2组16位定时器/计数器;

　　(8) 6个中断源(5个向量源);

　　(9)可编程的串行通道(本系统不用);

　　(10)低功率停顿和功率下降模式;

　　2.2　系统硬件设计

　　本系统的硬件结构如图1所示,首先从被测对象提取微弱的心电信号,滤除干扰信号后进行放大,把取得的模拟信号送入AD转换器,通过单片机控制进行定时采样,并把数据及时送给LCD显示。该系统主要有一下几个模块。

　　2.2.1　模拟电路模块

　　该模块主要包括一下几个方面的内容:

　　(1)采用单导联三电极方式,左右手为差动输入,右腿提供共模驱动信号。前置放大电路采用ADI公司的AD620仪表放大器,该放大器共模抑制 比高,低噪声。为了确保AD620低噪声性　　能,需要在AD620的1脚和8脚之间接一精密电阻构成需要的增益。基本电路如图2所示。

　　(2)电极和患者的皮肤直接接触,其接触的密切程度不同会产生较大的极化电压,而引起基线漂移现象,因而需要RC抑制极化电路;同时为防止由于干扰而产生的脉冲电压对电路损坏需设计特异处理电路。