基于ARM7的心电采集与远程传输系统设计

　　1引言

　　心脏病是严重威胁人类健康和生命的主要疾病之一。统计显示约60%的心脏病人死于家中，这些病人如果能够及时获得抢救、护理，是完全可能避免死亡的。由于心脏病发作带有很大的偶然性和突发性，将心电监护从病床、医院扩展到社区、家庭实施远程监护，无论是从减轻患者的经济负担，还是从增强医院服务能力的角度考虑都具有重要的现实意义。

　　2 心电监护终端的硬件设计

　　从体积小、功耗低、操作简便的角度设计心电监护终端硬件电路。图1为整个监护终端的硬件框图，主要由调理电路、心电数据采集模块、ARM7微处理器模块、网口模块、电源模块5部分组成。该监护终端完成心电信号的采集和预处理，并通过网口实时发送至监护中心服务器，从而实现远程实时监护。

　　2.1 信号调理电路设计

　　人体心电信号是一种低频微弱电信号，其幅值约10μV～5 mV，频率范围为0.05～100 Hz。需要放大上千倍(即达到V量级)才便于观察以及A/D转换，具体增益还需结合A/D转换模块的测量范同确定。通过心电导联线获取的心电信号首先经仪表放大器AD620进行差分放大，由于体表液体与电极之间可能形成原电池，致使电极之间存在固定电位差，因此第1级的差分放大增益不能太高，否则容易饱和.所以第1级增益选为20;为了使信号满足A/D转换要求，需将信号放大至V量级，因此设置次级放大增益为30，这里采用普通的四运放LM324。由于心电信号中常混有直流和基线漂移干扰，因此应在第1级和次级放大电路之间加高通滤波器，可有效避免心电信号的基线漂移，相应的高频干扰信号可通过放大器输入端电路和一个截止频率为100 Hz的二阶低通滤波器予以滤除。此外，通过陷波器滤除50 Hz工频干扰。经上述信号处理后，心电信号接入微处理器LPC2210的P0.27引脚(AIN0)由其内部A/D转换模块完成A/D转换。根据采样定理，采样频率应保证高于其2倍，因此在A/D转换中将采样频率设置为500 Hz。图2为信号调理电路。

　　2.2 ARM7微处理器及外围电路

　　LPC2210是PHILIPS公司开发的基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI CPU的微控制器。该器件具有144引脚封装、极低功耗、多个32位定时器、8路10位A/D转换器、PWM输出以及多达9个外部中断，使其适用于工业控制、医疗系统、访问控制和电子收款机(POS)。

　　该系统设计的A/D转换部分采用LPC2210自带的8通道10位A/D转换模块，简化电路设计。由于LPC2210无片内Flash，且LPC2210片内SRAM仅有16 KB，考虑到系统中需加载一个嵌入式操作系统μC/OS-II和TCP/IP协议栈，16 KB空间远远不够，所以片外加载一个SRAM IS61LV25616AL和一个Flash SST39VF160，具体电路如图3所示。