简易心电图仪的设计 1 系统设计 1．1 心电信号放大部分 心电信号大约为50μ V～4 mV，须进行放大才能在示波器上观察。心电图(ECG)仪的前置放大在整机中处于非常重要的地位，决定了整机的主要技术指标，要求噪声低、共模抑制比尽量可能高。 采用低噪声、低功耗，有良好的共模输入抑制能力的仪表放大器INA2331。INA2331可单电源工作，也可以双电源工作，可用两个外部电阻灵活地设定增益，达到电压放大倍数 200，500，1 000的指标要求，简化了电路的设计，达到较好的效果。 1．2 滤波器部分 由 于心电信号易受噪声的干扰，且主要能量成分集中在0．05～1 00 Hz 频带内，所以本系统用滤波的方法对心电信号做进一步的降噪处理，抑制外界干扰，从而得到较为平滑的ECG波形。为了提高滤波的效果，采用两级滤波。因为经 过放大的心电信号，主要存在肌电等干扰信号，将其送到由 0．05 Hz高通滤波器和 500 Hz／100Hz低通滤波器组成带通网络，滤除有效频带以外的信号。 1．3 控制器部分 采用 TI公司的MSP430F2274作为系统控制器。MSP430系列的单片机是具有低功耗的16位处理功能的微控制器。MSP430F2274内部设有 10位的ADC，可方便地实现心电信号的采集、处理、存储。可简化整个硬件电路和提高系统的性价比。 1．4 系统组成 系统的总体设计框图如图1所示，整个系统可分为心电信号采集部分和信号处理部分。信号处理部分以 MSP430F2274为处理器，扩展了液晶显示、按键。 2 系统硬件设计 2．1 前置放大电路 图2为心电信号放大电路，仪表放大器INA2331增益 G与外接电阻的R1，R2的计算公式为： 设计要求电压放大倍数(三档)：200，500，1 000，因此只需改变外接电阻的大小就能实现放大倍数的选择。此外还采用 OP07组成的右腿驱动电路来提高前置放大的共模抑制比。 2 ．2 中间级放大电路 中间级放大电路采用的也是仪表放大器IN A2331，电路如图3 所示。 2．3 低通滤波电路 采用MAX291CPA，通过改变电容值实现了500 Hz／100 Hz滤波器电路，各元件参数值如图4所示。通过测试输入信号的频率达到 100 Hz时，此时衰减为 3 dB。 2．4 高通滤波电路 如图5所示为 0．05 Hz的高通滤波电路。0．05 Hz以下的信号通过时被衰减，从而实现滤波。低频截止频率由R1，C1确定，其计算公式为： 代入数值计算得：fc=0．05 Hz。 3 系统软件设计 系统的软件设计采用C 语言编程，在MSP430 仿真软件IAR Embedded Workbenc...
