基于单片机的心电实时监测系统的研究与设计

王景文

【摘要】 心电图是医生对患者进行诊断的一种重要依据，尤其是对于心脏病患者来说，拥有一个实时对心脏的状况进行监测的系统更加有助于医生对于他们的诊治，所以运用单片机这一技术应用在心电实时监测系统中，就可以让医生有效的对其制定治疗方案并诊断病情。本文就要对基于单片机技术的心电实时监测系统进行设计与研究。

【关键词】 单片机 心电实时监测系统 研究与设计

前言：心电实时监测系统不仅可以有效的对心脏病患者进行诊治，还可以在军校体能训练中对人员进行实时的监控，所以设计一种智能化的心电实时监控的系统是非常重要的一项工作。单片机技术是一种比较新兴的科技技术，由于其科技化的优势已经被应用到各个领域当中，因此运用单片机技术对心电实时监测系统进行设计就会让整个系统更加智能化、人性化。

一、心电实时监测系统的总设计

在对心电实时监测系统的设计的时候，要注重安全原则、准确原则、简易原则、可靠原则、实时原则、先进性原则等等，还要让系统具有智能化和操作简便化的特点。其整体的结构设计图如图1所示[1]。

二、心电实时监测系统的硬件设计

2.1对电路的设计

电路的设计首先要进行模拟电路的设计，设计完成之后就可以采集心电的信号。其中心电电极也叫做导引电极，它一般使用吸附电极、金属平板电极、浮悬电极和圆盘电极等等。心电导联是将心电图机的导线连在人体表面的两个不同位置上，仅能通过机器观察到患者的心电波形。缓冲级电路的设计是将输入阻抗有效提高、输入噪声有效降低。其输入端的电压跟随器可以选用LM324芯片，因为它具有内外补偿的功能和静电保护的功能优势。右腿驱动电路的设计是要将共模干扰完全消除，所以在设计中可以采用反相放大器来对信号进行深度反馈，这种设备可以有效的降低噪音。对前置放大电路进行设计的时候，先要将前置放大，才能进入系统当中。在放大器的选择上，可以使用直流输入的放大器，这种仪器能够有效的提高监测的准确性。

2.2数字部分的设计

由于MSP430系列的单片机具有便携式与低功耗的优势，所以在硬件设计中数字电路的设计可以选用MSP430系列的单片机。建立通信线路来传输数据，从而将数据通过液晶显示屏显示出来，有效的增强了监护的功能，并且还增加了系统的简便性。单片机的性能要满足运行快、低功耗的特点，并且还要通过单片机的中端口对每一个模块的功能进行控制和中断。模块转换电路的设计要有效的保障其转换精确度，所以转换器的选择要在实际运行的范围之内。数据存储的电路设计要保障对心电信号进行长时间的记录，所以要使用外部储存器较大的SD卡。系统中的液晶显示电路的设计要实现人机对话的功能。

2.3电源变换电路的设计

电源变换电路中3V电路电压的设计应该满足系统的低能耗和电压稳等要求，所以可以在电路的端口处设置一个滤波电容来减小干扰。而如果电路电压为5V的时候，就要将3V的电路电压有效转换为5V的电路电压，在芯片的选择上要满足输出电纹波小、外接电感小等要求。

三、心电实时监测系统的软件设计

3.1心电信号控制和采集程序的设计

首先，对中断系统进行设计的时候，要有效的管理开发调试的环境，通过调用实现中断的功能。心电信号采集程序的设计要使用定时器将AD进行转换，当定时器进行中断的响应的时候，就要采集转换心电数据。AD的转换程序的设计是要满足高精度的转换，通过设置相应的转换参数，实现单次转换或多次转换。液晶显示子程序的设计是要实现显示菜单、控制器、心电波形动态等等系统需求。串口通信子程序的设计是要完成数据的接收和数据的传输两个功能，系统会通过串口对其发出指令，从而进行数据的实时传输。

3.2心电信号处理分析程序

QRS波的检测是心电信号处理的中心环节，所以在进行设计的时候，要对QRS波群的位置进行确定，由于过程中会出现很多干扰的信号，所以在设计中要有效的减少干扰才能准确的减少噪声。这一过程主要可以实行基线漂移的方法进行控制，从而让系统的软件系统设计得更加精确。

结论：综上所述，本文对单片机在心电实时监测系统中的总体设计、软件设计与硬件设计做出了探究，但是在实际的应用中还有一些问题需要改进，对技术进行不断的完善和优化才能让这一系统更加智能化的辅助治疗。

参 考 文 献

[1]杜道山，田秀英，李从心.ERP系统中基于单片机的数控机床实时监测系统设计[J].模具技术，2003，06：14-16.

[2]王刚.基于单片机技术和无线通信技术的积雪数据实时监测系统设计与实现[D].新疆大学，2013.