基于C8051F020的八通道心电采集系统

摘要

随着现代社会经济的飞速发展，以及科学技术的突飞猛进，我国人口老龄化程度越来越严重。在国民物质生活水平不断提高的同时，心脏病或心血管疾病也早已经成为了国民生命健康的最主要威胁之一。现今，国际医学界对心血管疾病的早期预测和及时诊断仍主要依靠对心电信号的特征、规律的研究。因此，准确、快速、方便地提取心电信号（ECG），为医护人员提供切实可行的辅助分析手段，是一个具有重大意义的研究课题。
　　本文首先通过对心电信号的产生机理、波形特征和受到的主要干扰的分析，确定了心电采集系统的性能要求，进行了八通道心电采集系统的系统框架设计，并对各模块功能进行了分析。系统主要分为模拟调理前端和数字处理后端。模拟调理前端实现了对心电信号的模拟调理，包括60dB放大，带通滤波及模拟电路板与ADC之间的电平匹配等。本文在模拟调离部分详细论述了电极导联方式的选择、前置放大电路设计、右腿驱动及屏蔽层反馈电路设计、二阶低通及二阶高通滤波电路设计、50Hz帯阻滤波电路设计、二级放大与ADC电平输入匹配电路设计等。数字处理后端主要包括：基于C8051F020MCU的八通道AD转换、键盘输入、FIR滤波、串口通讯等等。数字处理后端实现了对心电信号进一步地数字处理及通讯功能。
　　本文在系统设计实现后，进行了实际八通道心电波形的采集处理及通讯实验，并对结果进行了对比分析。心电信号经过处理后，在PC上显示为1-2V范围内的类周期信号，波形较清楚，噪声小于20mV。结果表明本系统可以不失真地进行八通道采集体表心电信号，并准确、可靠地对其进行数字处理及通讯。

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 设计主要研究内容

2 心电信号分析基础

2.1 人体心电信号的产生机理

2.2 心电信号的特征分析

2.3 心电信号受到的噪音干扰

2.4 本章小结

3 多通道心电采集系统总体设计方案

3.1 心电信号采集电路的性能指标

3.2 心电信号采集系统的总体架构

3.3 本章小结

4 单通道心电信号模拟调理模块

4.1 电极接口与前端放大

4.2 模拟调理电路

4.3 模拟电路联合仿真及制版

4.4 单通道心电采集模拟调理硬件测试平台实验

4.5 本章小结

5 多通道心电信号数字处理通讯模块

5.1 C8051F020微控制器简介

5.2 八通道数模转换

5.3 键盘输入模块

5.4 FIR数字滤波器

5.5 串口通信模块

5.6 八通道心电信号数字处理通讯实验

5.7 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.1 展望

致谢

参考文献