arduino单片机的心电检测和无线传输系统设计【字数：12258】
心电信号中蕴含着大量有关人体心血管系统生理和病理信息，是临床疾病诊断和监测的重要手段之一。针对传统心电采集监测系统，不便于携带、价格昂贵以及有线连接采集等缺点，本课题设计一种心电信号采集与无线传输系统。本设计以Arduino单片机为核心，设计心电信号的采集、传输与分析系统传输与分析。系统包括电源电路、心电传感器、Arduino微处理器模块、蓝牙无线传输模块；通过电极拾取人体心电信号，选用AD8232芯片对其进行滤波、放大等预处理。采用Arduino单片机内置的AD转换器采集模拟心电信号，并通过蓝牙模块将数据打包发送至上位机。基于LabVIEW软件开发上位机人机交互界面，驱动蓝牙接收模块无线接收下位机数据，存储并显示。然后，对信号进行滤波，并从频谱中估计心率。通过实际数据采集与试验验证，所设计的系统可稳定采集、传输并处理心电信号。本设计成果为心电信号在家庭监护等远程医疗领域的应用提供依据。
目 录
1 绪论 1
1.1课题背景及意义 1
1.2课题研究现状与发展趋势 1
1.3心电信号的产生 2
1.4本文的研究内容 4
2 系统方案设计 5
2.1 系统设计的要求 5
2.2 总体设计方案 5
2.3 基于Arduino的采集系统及无线传输 5
2.4 基于LabVIEW的上位机设计 6
2.5 采样频率的选择 6
3 系统硬件的设计 7
3.1 硬件部分的总体设计 7
3.2 硬件设备的选型 7
3.2.1 Arduino UNO开发板 7
3.2.2 ATmega328PAU芯片 8
3.3 充电电路 9
3.4 稳压电路 10
3.5 心电模块 10
3.6 无线传输部分 12
3.6.1 XYMBD07A 蓝牙模块 12
3.6.2 蓝牙配置 13
3.6.3 串口电路 13
3.7 元器件清单 14
4 软件部分 17
4.1 系统总体软件流程 17
4.2 下位机软件 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
设计 17
4.2.1 总体流程图 17
4.2.2 AD转换 18
4.2.3 数据发送流程 18
4.3 上位机软件设计 19
4.3.1 LabVIEW软件界面设计 19
4.3.2 工作流程 20
4.3.3 滤波器和心率计算 21
5 系统调试 24
5.1系统实物图 24
5.2系统调试步骤 24
6 总结与展望 26
参考文献 27
致谢 28
附录 29
附录1：系统电路图 29
附录2：PCB图 31
附录3：程序 33
1 绪论
1.1课题背景及意义
心血管疾病是当今社会死亡率最高的疾病之一，严重危害着人体的健康状态，目前每年我国心脑血管疾病患者人数在不断增加。通过分析心电信号可以识别由心房或心室异动、房事传导阻滞引起的心律失常。心电信号对心肌缺血性病变，如冠心病、心肌病等的诊断具有重要意义。在急性心肌梗塞时，通过长时间的心电图观察可以及时处理危及生命的心律失常。心电图反应左、右心室肥大，是判断各类心脏疾病的重要依据。心电图还可以观察患者用药后的毒性反应，及时调整用药量。由此可见心电信号在临床医学中具有重要的作用。
过去只有在医院才配备的心电监测设备，现在越来越多的心电检测设备涌入市场，但是这些设备通常体型较大，不便于随身携带，还有就是价格较高，或是外国进口。而且设备操作过程比较复杂，维护比较困难，没有一定的经验无法驾驭，无法在家庭普及。而且心血管疾病都伴有突发性的症状，如心律失常、胸闷、短暂呼吸困难、焦虑恐惧等症状，可是等到了医院检查又显示一切正常，医生不能采集到实时的心电数据作为参考，从而无法对病情进行准确的判断，对症下药。因此，急需一款设计简单、成本适中、操作简单的心电检测仪。
综上所述，本课题拟基于Arduino的单片机系统设计一款心电信号检测及无线传输系统。
1.2课题研究现状与发展趋势
心电信号是生物电活动发出的重要信号，通过心电信号我们可以进行人体健康状况的判定，所以心电图是检查诊断心律失常，心肌梗塞等心血管疾病的重要手段。心电采集与处理系统在医学诊断以及科学研究中存在重要价值。
传统的心电检测方法主要是去医院进行检测，重要的信号采集、处理内容以及显示部分都需要由硬件电路完成，电路设计较严格，设备价格较贵，且维护和更新不便。医院传统的心电图机检测的心动周期只有6100个，记录的信息非常少，而一个正常人一天的心跳次数可以达到10万次以上，在有限的时间内无法准确的检测出患者是否患有心脏疾病。
现在市面上的心电监护仪它主要有两种采集模式，有线模式和无线模式。有线的模式下心电信号直接通过导联将传输至心电监护仪内，此时信号干扰比较小，信号可靠，但是由于导联线的限制，病人的行动受到限制。无线模式下，心电信号通过导联线引入便携式的无线电心电信号发送装置，再通过无线电将心电信号传输至心电监护仪或者是心电监护中心，将信号还原成心电波形。此时病人可不受病房条件的限制，接收信号的范围宽，但是信号容易受到干扰，如手机、医院设备所发出的高频干扰。此款设备在传统心电图仪设备减小了体积，具备无线传输的功能，但是还是无法在不影响人正常作息的情况下对心电信号进行连续检测。
随着医疗体系从医院为主，发展为现在的以家庭和个人为主，人们对于医疗设施的要求也愈来愈高。电子与无线技术发展可以使传统的心电检测设备小型化、便携化，更加适用于家庭和个人。利用单片机强大的运算处理功能和丰富的硬件资源来设计心电采集系统，利用无线传输技术实现信息的传输实现远程监护，利用上位机强大的信息处理能力实现数据分析，三者相结合的心电监护设备将是以后发展的方向。
1.3心电信号的产生
目 录
1 绪论 1
1.1课题背景及意义 1
1.2课题研究现状与发展趋势 1
1.3心电信号的产生 2
1.4本文的研究内容 4
2 系统方案设计 5
2.1 系统设计的要求 5
2.2 总体设计方案 5
2.3 基于Arduino的采集系统及无线传输 5
2.4 基于LabVIEW的上位机设计 6
2.5 采样频率的选择 6
3 系统硬件的设计 7
3.1 硬件部分的总体设计 7
3.2 硬件设备的选型 7
3.2.1 Arduino UNO开发板 7
3.2.2 ATmega328PAU芯片 8
3.3 充电电路 9
3.4 稳压电路 10
3.5 心电模块 10
3.6 无线传输部分 12
3.6.1 XYMBD07A 蓝牙模块 12
3.6.2 蓝牙配置 13
3.6.3 串口电路 13
3.7 元器件清单 14
4 软件部分 17
4.1 系统总体软件流程 17
4.2 下位机软件 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
设计 17
4.2.1 总体流程图 17
4.2.2 AD转换 18
4.2.3 数据发送流程 18
4.3 上位机软件设计 19
4.3.1 LabVIEW软件界面设计 19
4.3.2 工作流程 20
4.3.3 滤波器和心率计算 21
5 系统调试 24
5.1系统实物图 24
5.2系统调试步骤 24
6 总结与展望 26
参考文献 27
致谢 28
附录 29
附录1：系统电路图 29
附录2：PCB图 31
附录3：程序 33
1 绪论
1.1课题背景及意义
心血管疾病是当今社会死亡率最高的疾病之一，严重危害着人体的健康状态，目前每年我国心脑血管疾病患者人数在不断增加。通过分析心电信号可以识别由心房或心室异动、房事传导阻滞引起的心律失常。心电信号对心肌缺血性病变，如冠心病、心肌病等的诊断具有重要意义。在急性心肌梗塞时，通过长时间的心电图观察可以及时处理危及生命的心律失常。心电图反应左、右心室肥大，是判断各类心脏疾病的重要依据。心电图还可以观察患者用药后的毒性反应，及时调整用药量。由此可见心电信号在临床医学中具有重要的作用。
过去只有在医院才配备的心电监测设备，现在越来越多的心电检测设备涌入市场，但是这些设备通常体型较大，不便于随身携带，还有就是价格较高，或是外国进口。而且设备操作过程比较复杂，维护比较困难，没有一定的经验无法驾驭，无法在家庭普及。而且心血管疾病都伴有突发性的症状，如心律失常、胸闷、短暂呼吸困难、焦虑恐惧等症状，可是等到了医院检查又显示一切正常，医生不能采集到实时的心电数据作为参考，从而无法对病情进行准确的判断，对症下药。因此，急需一款设计简单、成本适中、操作简单的心电检测仪。
综上所述，本课题拟基于Arduino的单片机系统设计一款心电信号检测及无线传输系统。
1.2课题研究现状与发展趋势
心电信号是生物电活动发出的重要信号，通过心电信号我们可以进行人体健康状况的判定，所以心电图是检查诊断心律失常，心肌梗塞等心血管疾病的重要手段。心电采集与处理系统在医学诊断以及科学研究中存在重要价值。
传统的心电检测方法主要是去医院进行检测，重要的信号采集、处理内容以及显示部分都需要由硬件电路完成，电路设计较严格，设备价格较贵，且维护和更新不便。医院传统的心电图机检测的心动周期只有6100个，记录的信息非常少，而一个正常人一天的心跳次数可以达到10万次以上，在有限的时间内无法准确的检测出患者是否患有心脏疾病。
现在市面上的心电监护仪它主要有两种采集模式，有线模式和无线模式。有线的模式下心电信号直接通过导联将传输至心电监护仪内，此时信号干扰比较小，信号可靠，但是由于导联线的限制，病人的行动受到限制。无线模式下，心电信号通过导联线引入便携式的无线电心电信号发送装置，再通过无线电将心电信号传输至心电监护仪或者是心电监护中心，将信号还原成心电波形。此时病人可不受病房条件的限制，接收信号的范围宽，但是信号容易受到干扰，如手机、医院设备所发出的高频干扰。此款设备在传统心电图仪设备减小了体积，具备无线传输的功能，但是还是无法在不影响人正常作息的情况下对心电信号进行连续检测。
随着医疗体系从医院为主，发展为现在的以家庭和个人为主，人们对于医疗设施的要求也愈来愈高。电子与无线技术发展可以使传统的心电检测设备小型化、便携化，更加适用于家庭和个人。利用单片机强大的运算处理功能和丰富的硬件资源来设计心电采集系统，利用无线传输技术实现信息的传输实现远程监护，利用上位机强大的信息处理能力实现数据分析，三者相结合的心电监护设备将是以后发展的方向。
1.3心电信号的产生
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/1001.html
