基于ARM的家用ECG检测设备的研究与设计.docx

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1、家用小型心电监测系统摘要本文设计实现了一种心电信号检测系统。硬件上该系统基于医用心电监测仪简化而来，利用心电电极片以及三输入屏蔽导线，通过标准导线收集人体心电信号，随后利用多级放大滤波电路模块对心电信号进行处理。软件上对采集到的数据进行数字滤波，并实现了上位机的实时存储和显示功能。给出了详细的电路设计方案，完成了相关的数据测试，实现了心电信号的有效输出和显示。测试结果表明该仪器能准确反应心电波形，运动干扰识别率达到了百分之八十以上，能够较为有效的排除运动干扰，获取心电数据。本文研制的心电信号检测系统具有响应讯速、使用简单、性能牢靠、成本低廉等特点。可为用户在家庭心电监护等微弱信号采集方面提供帮

2、助。关键词：微弱信号；心电信号；标准导联；滤波放大；SmallhouseholdECGmonitoringsystemAbstractThispaperintroducesthedesignofECGsignaldetectionsystem,whichusesECGelectrodepieceandthreeinputshieldedleadtocollecthumanECGsignalbystandardlead,andthenprocessestheECGsignalbymulti-stageamplificationandfilteringcircuitmodule;givesthes

3、pecificcircuitdesignscheme,completestherelevantdatatest,andrealizestheeffectiveoutputanddisplayofECGSignaLInsoftware,thecollecteddataisfilteredbydigitalfilter,andtheuppercomputersreal-timestorageanddisplayfunctionsarerealizedbyLabVIEWsoftware.ThedevelopedECGsignaldetectionsystemhasthecharacteristics

4、offastresponse,reliableperformance,convenientuseandlowcost.ltcanprovidehelpforthemajorityofordinaryusersandfamiliesinECGmonitoringandotherweaksignalacquisition.Atpresent,thedomesticelectrocardiographonthemarketisbasedonthesimplificationofmedicalelectrocardiograph.Inordertoreducethevolume,thecomplexf

5、unctionsandcomplexoperationsaresimplified.Aimingatthissituation,thispaperdesignsasmallhomeECGinstrumentwiththenecessaryfunctionsandsimpleoperation.ThetestresultsshowthattheinstrumentcanaccuratelyreflecttheECGwaveform,andtherecognitionrateofmotioninterferenceismorethan80%.ltcaneffectivelyeliminatethe

6、motioninterferenceandobtainECGdata.Keywordsiweaksignal;ECGsignal;standardlead;filteramplification目录1前言.1.1 家用心电检测系统的目的、意义及应达到的技术要求12家用心电监测系统62.1 设计原理62.2 方案选择72.2.1 分析问题72.2.2 设计过程83总结143.1 本设计工作总结143.2 本设计的不足14参考文献15谢辞15附录171刖百家用心电检测系统是供患者家居使用实时检测记录心电信号的设备，具有体积小巧，待机时间长，监控数据准确等特点。这个设计的目标是想让患者在不动的情况下

7、进行心电检测，帮助使用者做一些帮助性的诊断，而且还可以随时的检查血氧浓度，在当代医学由防治向预防过程中，越来越多的人开始尝试去使用家用式心电仪，所以这个系统的研制起到了对于医疗行业与病人有着非常关键的作用。在临床医学中，医生通过检查心电图诊断心血管疾病的，可以为心血管疾病的预防与治疗提供客观指标，在各个医疗场所的应用十分普及。反映心脏生物电的产生、传导和恢复这一过程的变化就是ECG,是一种很重要的心电信号技术。1.1家用心电检测系统的目的、意义及应达到的技术要求1.L1研究意义心电检测系统的肩负着预防和治疗心血管疾病的千钧重负。在预防方面，家用心电检测系统能使家庭中潜在的心血管疾病风险无所遁形

8、，另一方面，在治疗上，医院的大型心电检测系统体积较为庞大，虽然数据准确，但是其优点无法掩盖住其缺点，过于庞大的体积限制了其走向使用者的家中，无法让其的守护延伸到使用者的家中，而家用心电监测系统却不一样，者可以使用者在家中享受全方位的保护，为使用者撑起一把结实的保护伞，掌握使用者的实时心率。在查阅各类文献资料后，我们发现其实防治心血管疾病最为重要的帮助手段还是平时的锻炼和预防。可以为老年患者与术后的病人最需要的稳定期内，长期进行心电图检测并及时发现心电图为医生诊治提供可靠依据，极其有利于为其制定更有效的康复计划；在室外急救过程中，及时了解被救者患者的体征有助于制定有效的抢救方案，最大限度地挽救伤

9、员的生命，医学界专业人士可以通过研究心电信号的特点和规律，早期预测和诊断疾病。医学实践表明，对于突发性心律失常的患者，如果能尽早发现心律失常及时采取抢救措施，70肮80%的患者能避免死亡。所以，准确的心电图的提取与分析为医生提供了有效的辅助诊断方式和方法。心脏病是常见的多发性慢性病，病情隐蔽，发展缓慢，发病风险高，特点是长期以来一直对人体健康构成威胁，特别是对老年患者危害极大，及时发现和治疗预防对于减少心血管疾病的危害、对患者的治疗和康复具有重要意义。心电图是心脏病的发现改善的重要手段，而传统的心脏检查是在医院进行的，所以有以下两个问题：1、由于心电图检查费用高，有些病人不可能随时做心电图检查

10、。2、患者在医院容易产生心理压力，导致心电图异常，导致误诊。因此，研究和开发家庭心电检测系统具有价格低廉、操作简单等优点，对家庭患者具有重要意义。家庭心电检测系统可以使患者在家中完成传统的心电检测，可实现波形参数检测和心率测量，自动诊断功能可分析当前患者的身体状况，提出诊断意见。家庭心电图检测系统主要适用于术后在家康复和先天性心脏病患者、老年人和健康人的家庭健康检查。L1.2防治意义根据世界卫生组织（WHo）2019年统计报告，全世界每年约有1650万人死于心血管疾病，平均每天有超过4.5万人因为心血管疾病而丧命。中国心血管病报告2019指出，我国心血管疾病病患现存约3.05亿人，每年约有40

11、0万人死于心血管疾病，由于有着庞大人口基数和心血管病逐年增高的态势，如今对心血管疾病的提前防控和医治在我国显得及其重要，并且中老年人来说，有效的防止心血管疾病的出现对于减轻我国医疗保健体系的负担来说是非常重要的，但是如今随着我国越来越严重的老龄化形势，越来越多在家中独自生活的老年患者，这导致了一种非常可怕的情形，那就是当老年患者出现心血管疾病的预兆时，没有人能够帮助他们，导致他们难以得到及时有效的救治。如今，即使随着科技的快速发展，人们的生活水平得到了快速提高，但是人们对于心血管疾病的普遍认知任然是生病以后才去做各项检查，对于医疗保健的常识没有一个正确的认知，于是即使在日常生活中存在各种各样的

12、危险，人们也对此一无所知。而这就是家用心电检测系统的意义一一使生活中心电图排查常态化，并致力于令潜在风险无处遁形。1.L3市场意义从90年代至今，心电检测仪庞大的身躯日渐缩小，其原因正是因为科技的发展使得单片机技术日新月异，并且技术的发展使得心电监测仪逐步走入家家户户之中，其价格的压缩使得普通人也逐渐能够承担，于是乎，时代的变化让心电检测仪不仅能在医院使用，也能千家万户使用，可以让在家中也能实现提前预知身体状况。如今随着时代的一步步发展，而且随着ARM单片机功能越来越强大和多样化，今天心电监测仪即将迎来全新的变化。具有完善网络功能和智能诊断服务的心电检测系统才是市场的宠儿。早在90年代，国际上

13、心电监测系统早已发展成熟，由于发达国家对市场的长期垄断，使得我国国产心电监测系统的发展较晚缓慢，但随着人均gdp的提高，人民的生活逐渐走向小康，走向富裕，越来越多的市场需求使得国产医疗仪器在21世纪第二个10年的发展势头无比迅猛。国内医疗仪器市场在2012年比上一年增长22.3%,规模高达410.1亿元。而在这些数据当中，占比达到最大的部分是小型的家用医疗仪器部分，市场规模仅仅在2013年便超过176亿元，在2012年的规模上足足再增加上25%,而20072012年这几年的年均复合增长率高达27%。在2014-2018年期间，维持着急速增加的中国医疗器械市场规模更是一飞冲天。根据2019年最新

14、中国医疗器械蓝皮书的报告，2017年中国医疗器械市场规模达4450亿元，增速为20.3%。到2018年这规模进一步突破5000亿元，预计2019年我国医疗器械市场规模将近6500亿元。市场规模一金一向比增长率图1.1中国医疗器械市场规模情况而让国内医疗仪器市场跨越式发展的原因主要是由这儿个因素构成的，一是人口问题的内在推动，全球老龄化问题迫在眉睫，根据世界健康医疗基金组织推测，全球平均老龄化率已达到百分之10以上，据其推测，全球将于2050年上升到每5人中有1人，而在中国，老龄化率到时将高达百分之30以上。我国即将面临着前所未有的挑战。根据数据显示，我国的老龄化人口截止至2019年底为2.5亿

15、，占总人口百分之17.8。人口老龄化固然是挑战，但同时也是一个产业的机遇，因为是我国最主要的养老方案是目前依旧是让老年人宅在家养老，而作为老年人，使用家用心电检测仪成为了他们最稳妥安全的方案。二是经济发展的外在带动。经查阅资料可得出，2019年中国gdp接近100万亿元，增长率稳中有进，同上年比增加了百分之6.1。同年我国城镇居民人均可支配收入实际增长9.8%,农村居民人均纯收入实际增长11.3%,均高于全年7.8%的GDP增速。而由于逐渐增加的居民收入，这表现出一种现象，那就是居民购买力日渐增加，逐渐增强。一些普通的家用医疗仪器再也不是承受不起的支出了。而在最后，随着时代的加速发展，人们所承

16、受的工作压力比起过去大大增加。即使快速的城市化过程大大增加了人类的生存质量，但这种情况并不能让所有人满意，因为这样也带给我们人类一些都市生活病。根据我们查阅到的世卫组织（WHO）的详细报告，我们可以得知目前国际世界中有大部分的人都处在一类亚健康的情况，对于仅仅是否得病这个问题都市人们不再关心，越来越关心自己的健康状态，而在家用医疗器械的帮助下，他们足不出户便可获知自己身体各项指标是否正常，免去医院排队的垃圾时间，这种及时与方便的特性使都市人们乐于投入资金用来购买家庭医疗器械。1.1.4设计目的读心电图是目前常用的心血管病诊断中最普遍的方法，读心电图能最为非常清晰的反馈心电的信号，从而对使用者的

17、身体情况和各种心电数据有一个较为全面的看法。在查阅了各式各样的文献。和研究资料后可以得出一个结论，那就是当人发生非常明显的心电信号异常时有一定可能是处于心脏病猝死的早期。如果在这个病人发病早期时发现就可以挽狂澜于既倒，扶大厦之将倾。对病人来说可以有效的提前防止心血管疾病出现的可能性从而减少死亡率。图L2心电图但是，目前主流心电监测仪仍然是临床心电监测仪，临床心电监测仪通常情况下在医学环境下使用，并要求病患处于较为安静情况下进行心电监测，很不方便。且受制于病人在医院时是否能被有效的照顾、以及病人是否有足够的资金去支持医院对自己的监测和是否有足够的时间等等不利因素的影响，病患往往不能很方便的进行心

18、电检测，同时心血管疾病潜伏期长且发病难以预测使得医生很难在第一时间得到病患的心电图。家用小型心电监测仪的出现很好的解决了以上种种问题，其对使用者来说，具有场地占用的体积比较小，可以比较方便的进行监测，购买的价格非常的便宜、而对公司来说，可以非常简单轻松的进行保养维修、市场前景极为广阔以及本钱低廉等特点。其设计目的是支持病患在非医学环境下自主进行心电监测，不仅可以实时查看病患自身的心电图，而且让患者可以对自己的身体情况有一些了解和认知。图L3普通医用心电仪1.2家用心电检测系统在国内外的发展概况及存在的问题从1903年荷兰的生理学家爱因托芬(WiHiamEinstein)根据光学放大原理发明了历

19、史上第一台心电检测机后，心电监测仪已经有110多年的历史，该检测仪在各个医疗场所得到了广泛的应用并成为重要仪器。随着时代的进步，在普遍的检测方式中，对于心电的检测从各方面来说，其各项研究都已积攒了足够多的经验教训，而心电监测仪也由简单的机电式发展到具有一定多功能的心电监测仪。与中国不同，在发达国家普遍采用智能的高新技术产品，这些产品造福了广大的使用者从而为使用者的健康做出了许多的帮助以及突出的贡献。时间来到1958年美国科学家NormanJHolter发明了动态心电仪(也叫holter心电仪)并于两年后开始在各大医院试用。1965年推出了改进后的holter心电仪并用于商业，在当时这个全世界最

20、先进的心电仪不仅可以长时间检测病患在工作生活环境下的心脏状况，甚至能够非常清楚的显示并储存患者的心电图。1.3家用心电监测系统应解决的主要问题目前，限制家用心电监测系统使用功能的问题主要是家用心电监测系统对其大小重量与价格有一定限制，对普通使用者来说，一个操作简单，使用方便的的心电监测仪一定能成为其首选，再这样的一个苛刻的前提之下，对各个模块如处理器、心电测量模块等等的选择必定是比较关注于轻便性上的，而我们作为开发者，必须本着为使用者减少使用成本，降低使用难度的目的上，在保证基本功能齐全的前提之上研发出让使用者百分百放心的产品。2家用心电监测系统在各类可怕的病魔日益伤害着人们身体健康的今天，小

21、型心电检测仪作为一种辅助设备可以及时的检测出使用者的身体状况，如今，适当的活动依然是大家保持自身免于遭受疾病痛苦的方式之一，越来越多的人们选择这种方式锻炼身体，提高免疫力，而这种小型心电监测仪便可以在使用者运动后对其进行监测，通过各种数据比对分析，及时有效的是诊断查明的身体的各项指标。我们本着想要为社会献出自己一份微薄之力的朴素思想，在广泛查阅心电数据的检验测试以及各项数据传输方向资料材料的根源之上我们研发了一个源于ARM芯片的心电检测系统。心电信号的本质是低频弱信号，所以检测心电信号一般有以下几个步骤：信号采集、信号放大、信号处理和信号显示等等组成。2.1设计原理普通的脉搏测试度量方法一般有

22、这几种：第一，可以用各种方式从心电信号中检测出数据；第二，还能用更多的方法通过血压测定数据的波动从而算出脉率；第三，光电容积法就是通过光电方法在各个细胞当中检验测试血液的容积数据变动。第一第二种方法提取信号需要病人在静态状态下，时间长了可能会使病人不舒服。而第三种方法是测量脉搏中最常见的也是最普遍的，这种方法比较简单，比较方便，而且可靠。通过让血液细胞在通过体内各个血管时因为心脏跳动而产生的透光率的不同而开始血氧饱和度与脉搏的测定的方法叫做光电容积法。阅读资料与材料后我们发现大家一般会都使用这两种传感器，一种用于检测光源，另一种是光电变换器，这两种传感器可以长时间固定在使用者的身体部位上。检测

23、光源的话普遍使用一种非常分外特别的发光一极管，这样一来可以清晰的检测出血细胞中的血红蛋白以及氧合血红蛋白所发出特殊波长的光。而为什么光线的透光率会出现变化，这是因为心脏跳动时导致血管充血于是容积变化，而光电变换器的作用是收到血液细胞发射出来的光束，将发射的光束变换成电信号而且把这个信号进行一个快速的扩大并将数据上传。因为人心肌跳动的周期性变动使得脉搏也产生了变动，所以产生变动也有人体各个血管的容积。于是结论就是光电变换器的电信号的周期变化便是脉搏率。血氧饱和度计算公式如下：SaO.=一品山一100%（式2.1）2Ci+CL图2.1血红蛋白吸收光谱2.2方案选择咨询了曾经做过这个项目的人们的经验

24、后，又通过各式各样繁杂的方案比对。于是我们发现我们可以通过我们手上现有的材料进行项目的研发，然而由于疫情的原因，无法使用实验室进行调试，所以我们对本系统进行了一定的精简，在研发本项目时我们有从许多层面去思考，我们结合了当今市场用户的需求，让本系统向让用户省心放心的方向去发展，所以我们让本项目变得简单耐用，方便快捷。在整个项目的硬件部分，这主要使用了心电数据采集模块、stm32微处理器模块、显示模块、通信模块等部分。2.2.1分析问题在实验过程中，我们遇到了许多问题。比如在连接上各个模块后出现上位机与心电检测仪无法通信的情况，这种情况非常少见，这令我非常疑惑，于是我和我的组员经过了一系列的实验，

25、查阅了大量的资料文献，通过各种渠道获取了各种有用的信息，并以此为基础，通过我们坚持不懈的分析后，我们得出了一个让人意想不到的结果，原来是我们的波特率没有调整正确，经过一系列调整之后，我们终于克服了种种困难，披荆斩棘，终于在这个问题上有了突破。在这个问题获得了解决之后，我们又遇到了另外一个问题，那就是我们的Oled模块上出现了一些奇怪的图案，并没有正确的显示由心电测量模块所反馈回来的各种数据，于是我们开始了艰难的查找问题的过程，一行行的检查代码，一遍遍的在脑海中反复推理逻辑，一次次的打开调试模式使用断点，在反反复复的检查过程中，我们终于检查出来问题，原来是一个数组内的一个变量输入错误，使得这个O

26、Ied屏幕出现了问题。于是我们重新优化了这部分代码，用尽可能简洁的代码风格重新写好了这部分代码。2.2.2设计过程硬件方面：我们小组主要使用了四个模块其中stm32fl03c8t6核心板作为控制模块而使用了0LED12864显示屏作为显示模块，心电测量模块由某公司开发的芯片改装而来，USb转ttl模块作为与上位机进行数据交换的通信模块。根据我们查阅到的文献资料表明占用的位置少、可携带性好、功耗比较低是小型医疗仪器的主要优点，一般采用嵌入式处理器。我们比较了市面上的大多数嵌入式处理器发现现在可以选择的处理器一般有arm、atom386exMotorOla68K等等。Motorola68K实在太老

27、，可供查阅的资料大多都在十年前。而386ex在市面上可供查找的资料实在太少了，使用领域还是在航空发动机方面比较多。Atom在能耗方面不与其他处理器差距较大，难当大任，这些缺点阻碍了它的商业发展。但是arm的综合性能就非常好，其优点是在功耗方面是一流的，最重要的是它的资料非常容易找到，它在市场上几乎占据绝对的优势。作为一个RISC微处理器，它是ARM公司所研发的早期arm架构处理器。这款处理器不仅具有非常极其高的代码密度。而且还拥有非常不错的性价比。那么在科技快速发展的今天，为了不被时代淘汰，an架构还发展出了良好的中断响应速度。而在工业领域是非常注重能耗的，arm架构也在这方面有着卓越出众的好

28、表现。在电子消费品应用领域也是如此，比如玩具机器人，蓝牙音箱，手机和各种各样的常见产品。在这几年，ARM公司的规模愈发壮大。ARM公司也是我国国产手机龙头公司华为公司的合作伙伴。同时高通也离不开arm公司开发的架构。ARM将公司主要通过技术授权来与世界上的国际知名oem企业和半导体企业进行合作，这些公司拥有各种各样的与ARM公司有关相关的技术和服务。这就是让ARM公司变成世界上非常多RlSC标准的引领者的原因。现在有许多半导体公司都同ARM公司建立了合作关系也签订了各种技术合作协议，比如有韩国的LG、日本的sony公司等等。ARM公司自1991年在英国成立以来，经历了多年风风雨雨，到今天主要靠

29、授权芯片的设计技术为主要盈利方式。如今，使用了arm架构授权的微处理器，不仅仅在工业领域大展拳脚，更是在面对消费者市场的消费电子领域遍地开花，在许许多多种类的产品市场占领了大部分市场，这足以让人惊叹。而基于ARM微处理器而衍生出来的应用足足占领高达百分之七十以上的市场，到了21世纪的今天，在我们生活中的各个方面，arm公司的产品己经无孔不入。但是让人意想不到的是在仅仅在不久前的90年代，其实这个公司的表现其实很一般，各类产品发货量只能维持在一个很低的数量。在这种状态下，ARM公司积极求变，他们尝试了一种新的商业模式，那就是，自己只做芯片架构设计，芯片交给给其他公司来生产。正是这种模式使得ARM

30、芯片迅速成为芯片市场巨头，使封闭式设计公司Intel失去了主导地位。进入二十一世纪后，得益于手机行业的迅速膨胀，使ARM公司的芯片出货量大大增加，并且使得ARM处理器占领全球手机市场。仅2006年一年，ARM就在全球疯狂销售了至少20亿片芯片。而其商业合作伙伴的销售量是ARM公司销售量的三倍有余。Arm公司是一家基于RISC的芯片设计开发公司。（51作为知识产权的供应商的ARM公司，其本身并不直接参与芯片生产，而是通过将设计许可证下生产的芯片转让给合作公司来获取利润：从ARM公司购买其独有的ARM微处理器内核，并根据其不同的应用方向添加了相应的外部电路，集成到自己的芯片中推向市场。如今，使用A

31、RM公司授权的囊括了全球数十家巨型半导体公司，而这不仅使ARM公司降低了整个芯片系统的成本，而且获得了更多的第三方工具软件的支持，使其更具有市场竞争力，也更容易被广大消费群体接受。ARM公司在全球拥有高达一百多家合作企业是其最大的商业优势。而且ARM是一家设计公司，本身并不直接生产芯片。它采用专利转让制度，允许合作伙伴生产芯片。2007年，ARM已经成为拥有一千六百项专利（其中有九百项正在申请中），有超过三十个全球分支机构，雇佣了近两千名员工，近两百个合作伙伴，年收入超过两亿英镑的巨型公司。在处理器上，我们谨慎选择了arm公司的CorteX-M3处理器内核，CorteX-m3是一个由arm公司

32、开发的使用哈佛架构的32位处理器。其拥有的内存接口与寄存器和内部数据路径都是较为先进的32位。为了实现一边取址一边进行数据访问，还采用了独立的数据和指令总线。为了达成这样的效果。则必须在CM3内部集成数个总线接口，而且为了使他们实现并行工作还单独优化了每一个接口。而另一方面，其指令总线和数据总线共享相同的内存空间。Cortex-M3提供了一个MPU,以应对可能需要更多存储系统功能的复杂应用程序，而且CorteX-M3不仅支持小端模式和大端模式，还可以使用外部缓存。CM3还提供了许多调试组件来支持硬件级别的调试操作，包括但不限于数据观察点、指令断点等。此外，还有其他可选组件来支持更高一级的调试，

33、包括指令跟踪和各种类型的调试接口。控制模块上本文选用了ST（STMiCrOeleCtroniCS）半导体公司开发的StIn32fl03c8t6,意法半导体集团前身是意大利SGS微电子集团和法国汤姆逊半导体集团，两个电子领域巨头于1987年6月合并，并在十一年后更名为意法半导体公司，成为当之无愧的世界级半导体公司。自成立以来，ST的增长速度已经超过了整个半导体行业的增长速度。自从1999年以来，ST半导体一直是全球十大半导体公司之一。根据最新的行业统计数据，意法半导体如今己经成为全球第五大半导体制造商，在许多市场上都远超其同行业。比如，意法半导体是全球最大的模拟和功率转换专用芯片制造商，也是全球

34、最大的机顶盒芯片和工业半导体供应商，以及离散设备、手机摄像模块和汽车集成电路的领导者。意法半导体集团拥有近5万名员工，高达16个先进的研发设施和39个设计与应用中心，15个主要的制造工厂，78个销售办事处分布在36个国家拥有。St公司的总部设北京理工大学珠海学院2020届毕业设计立在瑞士日内瓦，总部也设在欧洲和新兴市场。STM32F103C8T6是一款基于ARMCortex-M3内核的，属于STM32系列的32位单片机，内存为64KB,需要的工作电压为2V3.6V,工作温度为-40。（：85。（：。本设备使用了STM32F103C8T6最小系统板，使用SWD模式下载，带有安卓接口。带有复位电路

35、，晶振电路，电源稳压电路，电源滤波电路，指示灯电路。如图2.2。YlmlXITXXL1U1TT图2.2Stm32fl3c8t6开发板显示模块使用了由128X64行点阵组成的OLEDI2864模块。模块内包含64X64的显示数据RAM,这其中的每位数据会对应于OLED屏上一个点的亮、暗状态；它拥有较为简单的接口电路和操作指令、8位并行数据接口，其读写的时序适配6800系列时序，可以直接与8位微处理器相连；但需要注意的是与和InteI8080时序的MCU连接时需要进行时序转换。如图2.3。图2.30LED12864心电测量模块拥有心率和血氧采集的功能，使用iic总线与控制模块和显示模块和进行数据通

36、信。如图2.4。图2.4HXDZ-30102心电测量模块软件方面：使用了keil5作为程序开发软件，现在市面上主要使用Keil这款软件，这其实是一个C语言软件开发系统，这款软件是由KenSOflWare公司开发的,C语言与其他语言相比而言在非常多的方面都有着显著的优势，所以非常容易使用。KeiI这个软件还提供了许多功能，在这里面包含了各种非常有用的功能，还有各种芯片类型提供选择，提供了编译仿真等等功能，在这款软件上使用C语言非常的方便，也可以选择使用汇编语言，这款软件问世以来，已经在全球微处理器开发软件市场中站稳了脚跟。作为一家领先全球的微处理器软件开发工具的供应商。根据我们查阅的资料显示其实

37、有两家企业共同经营着Keil公司，这两家企业当中不仅有着鼎鼎有名的KeilElektronik公司，其实还有一个让人听了如雷贯耳的KeilSoftware公司。有许多的开发工具都是由KeiI公司制造和销售，其中有ANSIC编译器、宏汇编程序、调试器、连接器、库管理器、固件和实时操作系统核心(real-timekernel)o这种得到业界认可的解决方案有超过10万名的开发人员正在使用当中。其中的KeilC51编译器是来自1988年引入市场以来的行业标准，而且支持超过500种8051变种。代码方面主要是这样：include,led.h,#includedelay.hn#includeHsys.hi

38、ncludeusart.hncludemax30102.h,#includemyiic.h#includeHalgorithm.hu#includeMoled.huint32_taun_ir_buffer500;/IRLEDsensordataint32_tn_ir_buffer_length;/datalengthuint32taunredbuffer500;/RedLEDsensordataint32tnspO2SPO2valuein珞tch_spo2valid;/indicatortoshowiftheSP02calculationisvalidInt32n-reartLrate;/ne

39、aratevalueint8_tch_hr_valid;/indicatortoshowiftheheartratecalculationisvaliduint8_tuch_dummy;#defineMAXBRIGHTNESS255voiddis_DrawCurve(u32*data,u8x)intmain(void)/variablestocalculatetheon-boardLEDbrightnessthatreflectstheheartbeatsuint32_tun_min,un_max,un_prev_data;inti;int32_tn_brightness;floatftem;

40、u8temp_num=0;u8temp6;u8str100;u8dis_hr=0,dis_spo2=0;NVIC_Configuration。；delayjnit();延时函数初始化uartjnit(l15200);串口初始化为115200LEDJnit();/OLEDOLEDJnitO;OLED_ShowString(0,0,initializing,16);OLED_Refresh_Gram();/更新显示到OLEDmax30I02Jnit();printf(,rnMAX30102initrn);un_min=Ox3FFFF;un_max=0;n_ir_buffer_length=500;

41、/bufferlengthof100stores5secondsofsamplesrunningat100sps/readthefirst500samples,anddeterminethesignalrangefbr(i=O;in_ir_buffer_length;i+)Jwhile(MAX30102_INT=1);/waituntiltheinterruptpinassertsmax30102_FIFO_ReadBytes(REG_FIFO_DATA,temp);aun_red_bufferi=(long)(long)(long)temp0&0x03)16)|(long)temp1aun_

42、red_bufferi)un_min=aun_red_bufferi;/updatesignalminif(un_maxaun_red_bufferi)unmax=aun_redbufferfi/updatesignalmax)un_prev_data=aun_red_bufferi;/C3总结3.1本设计工作总结现阶段我国农村和城市生活压力增大、空巢老人和留守儿童的增多和心血管防治被越来越多人注意的内在需求，都间接或直接的促进了家用心电监测系统的蓬勃发展。而ARM和单片机技术的成熟则成为了家用心电检测系统的助推器，正因如此，本文抓住这一社会趋势，在医用心电监测系统的基础上，加以改进，使其小型

43、化、简易化、可操作性增强、成本减低等。围绕心电监护系统的缩略展开研究。本设计工作分为两部分：第一部分搜集了完整的必备硬件，如Stm32fl03c8t6核心板、OLEDI2864显示屏、心电测量模块、USb转M模块等，并在此基础上加以整合、调试，使其符合软件需求。第二部分描述了家用心电检测仪软件方面的设计与实现。心电监测仪采用目前市面上常见的ARM处理器和市面流行的C语言编写。其软件系统成功实现了数据显示、异常警告、血氧浓度及脉搏信号的测量等重要功能。本文介绍了这些功能的实现方法和运作流程。在设计的过程中曾出现过许多问题，HXDZ-30102曾无法传输数据，经过一段时间的排查问题，对软硬件进行充

44、分的检测，发现在SDA数据线口与排针连接处有虚焊，导致信号灯不亮，数据无法传输，这种问题使得我们对细节更加的重视，因为很多问题都是由对细节的疏忽引起的。在物联网的时代下，我们希望在未来增加一些新的内容，比如说让本系统连接wifi模块或者蓝牙模块，让通信的更加方便快捷，更加适应时代潮流。3.2本设计的不足本文设计的家用心电监测系统仍有许多可改进的地方：L心电信号识别正确率仍然存在可提升空间，可以尝试改用其他心电测量模块或优化编程。2 .心电尚不能检测较多的异常信号，如何使其检测异常信号将是今后要攻克的问题。3 .现在科技进步飞快，本设计所用的ARM模块已经在性能上面捉襟见肘，若使用新一代处理器开

45、发家用心电检测系统将有望使其各项性能得到进一步提高。参考文献1李劫，周鸣.物联网行业中的智能医疗应用外移动通信,2011,(15):11-30.2杨磊，张超，梅杨杨.便携式快速心电仪的设计与实现J研究论著,2010,25(8):27-413王保华.心电技术面向未来-纪念心电图机发明100周年J.中国医疗器械杂志，2003,27(6):1-245.4周立功等编著.ARM嵌入式系统基础教程M.北京：北京航空航天大学出版社，2005:1-475张凌飞，刘承桥，王岩.简易人体脉搏信号调理电路的设计J.科技信息，2011,(11):1036史锡腾，石晓龙，刘斌，用于无线传精的便携型心电放大电路J医疗设备

46、信息，2004(3):5-117BallM!.HospitalinformationSystemsiperspectivesonproblemsandprospectsJ979and2002,J.InternationaIjournalofmedicalinformatics,2003,b9(2):8797.8第四届世界心脏日J.中国临床医生，2005,(6).9HaibingQ5XiongfeiL,ChaoP.AMethodofContinuousWaveletTransformforQRSWaveDetectioninECGSigna,C.IntelligentComputationTec

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