基于單片機的心電實時監測系統的研究與設計

王景文

【摘要】 心電圖是醫生對患者進行診斷的一種重要依據，尤其是對于心臟病患者來說，擁有一個實時對心臟的狀況進行監測的系統更加有助于醫生對于他們的診治，所以運用單片機這一技術應用在心電實時監測系統中，就可以讓醫生有效的對其制定治療方案并診斷病情。本文就要對基于單片機技術的心電實時監測系統進行設計與研究。

【關鍵詞】 單片機 心電實時監測系統 研究與設計

前言：心電實時監測系統不僅可以有效的對心臟病患者進行診治，還可以在軍校體能訓練中對人員進行實時的監控，所以設計一種智能化的心電實時監控的系統是非常重要的一項工作。單片機技術是一種比較新興的科技技術，由于其科技化的優勢已經被應用到各個領域當中，因此運用單片機技術對心電實時監測系統進行設計就會讓整個系統更加智能化、人性化。

一、心電實時監測系統的總設計

在對心電實時監測系統的設計的時候，要注重安全原則、準確原則、簡易原則、可靠原則、實時原則、先進性原則等等，還要讓系統具有智能化和操作簡便化的特點。其整體的結構設計圖如圖1所示[1]。

二、心電實時監測系統的硬件設計

2.1對電路的設計

電路的設計首先要進行模擬電路的設計，設計完成之后就可以采集心電的信號。其中心電電極也叫做導引電極，它一般使用吸附電極、金屬平板電極、浮懸電極和圓盤電極等等。心電導聯是將心電圖機的導線連在人體表面的兩個不同位置上，僅能通過機器觀察到患者的心電波形。緩沖級電路的設計是將輸入阻抗有效提高、輸入噪聲有效降低。其輸入端的電壓跟隨器可以選用LM324芯片，因為它具有內外補償的功能和靜電保護的功能優勢。右腿驅動電路的設計是要將共模干擾完全消除，所以在設計中可以采用反相放大器來對信號進行深度反饋，這種設備可以有效的降低噪音。對前置放大電路進行設計的時候，先要將前置放大，才能進入系統當中。在放大器的選擇上，可以使用直流輸入的放大器，這種儀器能夠有效的提高監測的準確性。

2.2數字部分的設計

由于MSP430系列的單片機具有便攜式與低功耗的優勢，所以在硬件設計中數字電路的設計可以選用MSP430系列的單片機。建立通信線路來傳輸數據，從而將數據通過液晶顯示屏顯示出來，有效的增強了監護的功能，并且還增加了系統的簡便性。單片機的性能要滿足運行快、低功耗的特點，并且還要通過單片機的中端口對每一個模塊的功能進行控制和中斷。模塊轉換電路的設計要有效的保障其轉換精確度，所以轉換器的選擇要在實際運行的范圍之內。數據存儲的電路設計要保障對心電信號進行長時間的記錄，所以要使用外部儲存器較大的SD卡。系統中的液晶顯示電路的設計要實現人機對話的功能。

2.3電源變換電路的設計

電源變換電路中3V電路電壓的設計應該滿足系統的低能耗和電壓穩等要求，所以可以在電路的端口處設置一個濾波電容來減小干擾。而如果電路電壓為5V的時候，就要將3V的電路電壓有效轉換為5V的電路電壓，在芯片的選擇上要滿足輸出電紋波小、外接電感小等要求。

三、心電實時監測系統的軟件設計

3.1心電信號控制和采集程序的設計

首先，對中斷系統進行設計的時候，要有效的管理開發調試的環境，通過調用實現中斷的功能。心電信號采集程序的設計要使用定時器將AD進行轉換，當定時器進行中斷的響應的時候，就要采集轉換心電數據。AD的轉換程序的設計是要滿足高精度的轉換，通過設置相應的轉換參數，實現單次轉換或多次轉換。液晶顯示子程序的設計是要實現顯示菜單、控制器、心電波形動態等等系統需求。串口通信子程序的設計是要完成數據的接收和數據的傳輸兩個功能，系統會通過串口對其發出指令，從而進行數據的實時傳輸。

3.2心電信號處理分析程序

QRS波的檢測是心電信號處理的中心環節，所以在進行設計的時候，要對QRS波群的位置進行確定，由于過程中會出現很多干擾的信號，所以在設計中要有效的減少干擾才能準確的減少噪聲。這一過程主要可以實行基線漂移的方法進行控制，從而讓系統的軟件系統設計得更加精確。

結論：綜上所述，本文對單片機在心電實時監測系統中的總體設計、軟件設計與硬件設計做出了探究，但是在實際的應用中還有一些問題需要改進，對技術進行不斷的完善和優化才能讓這一系統更加智能化的輔助治療。

參 考 文 獻

[1]杜道山，田秀英，李從心.ERP系統中基于單片機的數控機床實時監測系統設計[J].模具技術，2003，06：14-16.

[2]王剛.基于單片機技術和無線通信技術的積雪數據實時監測系統設計與實現[D].新疆大學，2013.