精選文檔心電信號(hào)采集及分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0章及標(biāo)題第1章緒論早在1887年，Waller用Lippman所制作的毛細(xì)管靜電計(jì)記錄到了體表心電圖，而其心電圖臨床應(yīng)用則始于1903年。一百多年來(lái)，心電學(xué)理論不斷創(chuàng)新，心電圖儀器不斷改進(jìn)完善，心電檢查內(nèi)容不斷拓展，成為現(xiàn)代化醫(yī)院四大常規(guī)診療技術(shù)之一。心電圖機(jī)也朝數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、便攜化方向發(fā)展，是生物醫(yī)學(xué)工程界重要研究方向之一。課題研究意義心臟病已成為危害人類(lèi)健康的主要疾病之一．據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上每年平均有幾百萬(wàn)人死于心血管疾病，心血管疾病是威脅人類(lèi)生命的主要疾病。據(jù)統(tǒng)計(jì)全世界死亡人數(shù)中，約有三分之一死于此類(lèi)疾病，很多病人由于沒(méi)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)病變從而延誤了治療。在我國(guó)因心血管疾病而死亡的人數(shù)占總死亡人數(shù)的44％?？梢?jiàn)心臟病己成為危害人類(lèi)健康的多發(fā)病常見(jiàn)病，因此心臟系統(tǒng)疾病的防治和診斷是當(dāng)今醫(yī)學(xué)界面臨的首要問(wèn)題。國(guó)際上醫(yī)學(xué)界人士能夠通過(guò)對(duì)心電信號(hào)的特征、規(guī)律的研究，對(duì)部分相關(guān)病變做出早期預(yù)測(cè)和及時(shí)診斷；因此，準(zhǔn)確地進(jìn)行心電信號(hào)提取，為醫(yī)生提供有效的輔助分析手段是重要而有意義的課題。醫(yī)學(xué)實(shí)踐表明，對(duì)猝發(fā)性心律失?；颊?，如果能夠及早發(fā)現(xiàn)心律失常先兆，及時(shí)采取搶救措旋，其中70％．80％的患者可以避免死亡。隨著電于技術(shù)的迅速發(fā)展，醫(yī)用電子監(jiān)測(cè)、監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，近年來(lái)己在臨床中普遍應(yīng)用。這類(lèi)儀器是以心電圖作為首位監(jiān)護(hù)參數(shù)的，所以也稱(chēng)為心電監(jiān)護(hù)。常規(guī)心電圖是病人在醫(yī)院靜臥情況下由心電圖儀記錄下來(lái)的心電活動(dòng)，一般有12個(gè)導(dǎo)聯(lián)，反映了額面和橫面上的心電變化，可以從多個(gè)角度觀(guān)察到心臟的活動(dòng)情況。對(duì)心肌梗塞、早搏、左前支阻塞和左后分支阻塞等進(jìn)行定位診斷，是心臟病診斷的重要手段之一，但是常規(guī)心電圖僅記錄6～100個(gè)心動(dòng)周期，歷時(shí)僅幾秒～1分鐘左右，只能獲取較少有關(guān)心臟狀態(tài)的信息。一個(gè)正常人一天24小時(shí)心搏數(shù)達(dá)10萬(wàn)次以上，在有限的時(shí)間內(nèi)，記錄發(fā)生心率失常的概率相當(dāng)?shù)?，尤其是一些陣發(fā)性心率失常，即使病人有自覺(jué)癥狀，但在做常規(guī)心電圖檢查時(shí)也往往難以捕獲。研究發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)lrain心電圖只能檢出10％病人的心率失常，24h則可達(dá)到85%~90%。在人的日?；顒?dòng)過(guò)程中進(jìn)行心電監(jiān)護(hù)，長(zhǎng)時(shí)間不間斷地記錄得到的動(dòng)態(tài)心電圖，包含各種情況下的心電圖形。這樣它就能發(fā)現(xiàn)常規(guī)心電圖檢查時(shí)不易發(fā)現(xiàn)的短暫心律失常和一過(guò)性的心肌缺血，并且還能進(jìn)一步計(jì)算出它們發(fā)作的頻率和分析引起它們發(fā)作的條件。因此，動(dòng)態(tài)心電圖有助于診斷心律失常和心絞痛；有助于鑒別胸痛、心悸、頭暈和昏厥是否由心臟原因所引起；可作為心肌梗塞病人康復(fù)期的監(jiān)測(cè)；可用于細(xì)致研究抗心律失常和抗心絞痛藥物的療效；也用作觀(guān)察人工心臟起搏器的治療作用，從而大大提高臨床心電圖診斷的價(jià)值。實(shí)踐表明，應(yīng)用動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)心電記錄，其24小時(shí)動(dòng)態(tài)心電圖檢查對(duì)冠心病心肌缺血的檢出率為70%~90%。對(duì)癥狀不典型、常規(guī)心電圖檢查正?；騼H有輕微改變、運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)陰性或可疑陽(yáng)性的可疑冠心病人、不穩(wěn)定性心絞痛的病人非常有用，對(duì)于冠狀動(dòng)脈痙攣引起的無(wú)癥狀性心肌缺血等癥，尤其有效，而且，這些都是常規(guī)心電圖檢查難以發(fā)現(xiàn)的。此外，由于動(dòng)態(tài)心電圖能比較不同生理或病理狀態(tài)下的心電圖變化，還可用于醫(yī)學(xué)科學(xué)研究，例如取得正常情況下的各種心電圖數(shù)據(jù)，與特定狀態(tài)下的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析等等?？梢?jiàn)它的用途是相當(dāng)廣泛的。動(dòng)態(tài)心電圖長(zhǎng)時(shí)間的記錄，不但使心電變化的檢出率發(fā)生量的飛躍，還能使那些平靜、仰臥狀態(tài)下不會(huì)出現(xiàn)的心電變化揭示出來(lái)，并能了解這些變化與心率、日常生活、癥狀、體位等及其他心電活動(dòng)變化之間的關(guān)系，使心電圖的臨床應(yīng)用提高到一個(gè)新階段。由于心電監(jiān)護(hù)能及時(shí)捕捉心律的各種異常變化，使醫(yī)生能對(duì)病情了如指掌，一旦病兆出現(xiàn)就能及時(shí)采取治療措施，從而有效地降低死亡率。因此，能夠記錄分析病人24小時(shí)活動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)心電圖，并對(duì)其分析，給醫(yī)生提供具有診斷價(jià)值的資料，對(duì)于心臟功能的評(píng)估，心臟病的早期診斷非常有益。由于動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀其價(jià)格的高昂以及我國(guó)人口的眾多，經(jīng)濟(jì)的落后，到目前為止，我國(guó)縣級(jí)醫(yī)院大多數(shù)仍沒(méi)有配備動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀，鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)院除少數(shù)經(jīng)濟(jì)條件特別好的外，其余一般醫(yī)院均未配備動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀，即使在部分城市中，人口密度大，患者數(shù)量不在少數(shù)，而醫(yī)院中的動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀數(shù)量有限，無(wú)法因而使得絕大多數(shù)人沒(méi)條件使用這種儀器，錯(cuò)過(guò)了及早發(fā)現(xiàn)和治療心血管疾病的時(shí)機(jī)。需要一種既物美價(jià)廉，操作方便，又可滿(mǎn)足臨床要求，以適合我國(guó)廣大家庭中使用的同類(lèi)產(chǎn)品，同時(shí)可考慮與省級(jí)大醫(yī)院的高檔動(dòng)態(tài)心電圖相兼容，與之能配套使用。隨著微處理機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，研制一種既能自動(dòng)檢測(cè)、存儲(chǔ)心電信號(hào)，能對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，又可對(duì)其進(jìn)行回放分析的低成本動(dòng)態(tài)心電監(jiān)測(cè)、監(jiān)護(hù)及回放分析系統(tǒng)己經(jīng)成為可能。，1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與文獻(xiàn)綜述早在三、四十年代，NormanJ．Holter就從事于生物信號(hào)遙測(cè)技術(shù)的研究，并于1949年研制成了遙測(cè)心電圖(RECG)裝置，接著又將RECG系統(tǒng)改成了由一個(gè)袖珍發(fā)射器和一個(gè)便于攜帶的接收部分—磁帶記錄器(在病人附近)組成的結(jié)構(gòu)。1957年，他研制成了一個(gè)能以60倍帶速的磁帶回放機(jī)構(gòu)。1961年，又將發(fā)射器和接收器合并，終于制成了用磁帶作為ECG傳遞媒介的動(dòng)態(tài)心電獲得系統(tǒng)。1965年，第一臺(tái)商業(yè)化動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)(Holter)問(wèn)世了。Holter能記錄病人處于正常生活、工作、活動(dòng)條件下的心電變化，捕捉到初期的潛在的心臟疾病的心電信息，成為檢出定量心律失常、心肌缺血的重要而有效的診斷方法，也使心臟病的早期診斷成為可能。如今，隨著電子技術(shù)和軟件技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，心電監(jiān)護(hù)儀在體積、功耗、功能方面也有了長(zhǎng)足發(fā)展。20世紀(jì)70年代中期記錄器更趨于小型化，記錄時(shí)間更長(zhǎng)(24～48h)，回放系統(tǒng)開(kāi)始采用自動(dòng)分析程序，并能夠準(zhǔn)確計(jì)算心率、異位心搏和ST段改變。20世紀(jì)80年代中后期，隨著微型計(jì)算機(jī)和微處理器的應(yīng)用，開(kāi)始出現(xiàn)具有實(shí)時(shí)分析功能的多通道多功能(起搏分析、心電監(jiān)護(hù))的磁介質(zhì)記錄器，并且回放系統(tǒng)使用了計(jì)算機(jī)，使分析運(yùn)算的準(zhǔn)確性和速度均顯著提高，打印系統(tǒng)已普遍采用激光打印機(jī)，從而使分析報(bào)告和圖形日趨完善。20世紀(jì)90年代后，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，運(yùn)用大規(guī)模集成電路、大容量固態(tài)數(shù)碼記錄等全新技術(shù)，在信號(hào)采集與數(shù)據(jù)分析質(zhì)量方面有極大改進(jìn)，尤其電子介質(zhì)存儲(chǔ)器的發(fā)展，現(xiàn)在已多采用Flash、電子硬盤(pán)，其特點(diǎn)是體積小、佩戴舒適、存儲(chǔ)容量大、，11,電波形保真度高等。近些年來(lái)，在心電信息處理方式方面由模擬式動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀向智能化式動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀轉(zhuǎn)變，目前智能化動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀己在臨床得到廣泛應(yīng)用，其是一種隨身攜帶的記錄儀，連續(xù)檢測(cè)人體24~72小時(shí)的心電變化。進(jìn)入21世紀(jì)之后，動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的意義和價(jià)值已經(jīng)得到了越來(lái)越多的關(guān)注和認(rèn)可，相應(yīng)設(shè)計(jì)的也越來(lái)越多，而且具有各自的特點(diǎn)：采用當(dāng)今高速發(fā)展的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)GSM、GPRS和CDMA，提高了系統(tǒng)的報(bào)警及時(shí)性和全面性，使相關(guān)醫(yī)務(wù)人員在第一時(shí)間得到病情資料；采用USB接VI、藍(lán)牙接口以及ZigBee接口的傳輸方法，讓系統(tǒng)與上位機(jī)通訊更加快速方便；采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)以及ARM作為處理核心，以強(qiáng)大的運(yùn)算能力處理心電信號(hào)，省去大量模擬硬件電路；采用圖形操作系統(tǒng)，如嵌入式、UC/OS-II等，作為心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，為用戶(hù)提供了友好界面，直觀(guān)方便；存儲(chǔ)器向著大容量發(fā)展，對(duì)于心電信號(hào)的存儲(chǔ)顯得游刃有余，為用戶(hù)保存數(shù)據(jù)提供了方便；對(duì)低功耗的技術(shù)的深入，大大延長(zhǎng)了系統(tǒng)的工作時(shí)間；將其他生理參數(shù)監(jiān)護(hù)集成于動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)兩用甚至多用，為有特殊需求的患者提供全面的監(jiān)護(hù)；分析系統(tǒng)的發(fā)展促進(jìn)了動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的智能化，大大減少人工勞動(dòng)。經(jīng)過(guò)50年的發(fā)展，動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀的功能和性能早已今非昔比，并且朝著人性化的方向發(fā)展，已經(jīng)成為臨床上一種不可缺少的醫(yī)用電子儀器，對(duì)醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展有著重大的意義。1.3設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容與系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：（1）學(xué)習(xí)心電信號(hào)的基本理論，了解心電信號(hào)及其干擾特征；學(xué)習(xí)MSP430系列單片機(jī)的基本理論，了解各模塊的結(jié)構(gòu)與功能，為后續(xù)設(shè)計(jì)做理論基礎(chǔ)；（2）設(shè)計(jì)制作心電信號(hào)采集處理電路，對(duì)從心電輸入電極獲取的心電信號(hào)進(jìn)行阻抗變換、濾波、放大等處理，有效抑制50Hz工頻干擾和高頻干擾，去除信號(hào)中的直流成分，確保所獲取的心電信號(hào)質(zhì)量；（3）設(shè)計(jì)制作單片機(jī)外圍電路，包括USB接口電路、存儲(chǔ)電路、液晶顯示電路等，構(gòu)成心電存儲(chǔ)及顯示部分。本論文的硬件電路的整體結(jié)構(gòu)如圖1.1：圖1.1硬件電路總體結(jié)構(gòu)圖第二章心電圖的產(chǎn)生和特征2.1體表心電圖心臟是人體中血液循環(huán)的動(dòng)力源泉，依靠心臟的有節(jié)律性的搏動(dòng)，使得血液不斷在體內(nèi)循環(huán)，以維持正常的生命活動(dòng)。心臟在搏動(dòng)之前，心肌首先發(fā)生興奮，在興奮過(guò)程中產(chǎn)生微弱的電流，該電流經(jīng)人體組織向各部分傳導(dǎo)，由于身體各部分的組織不同；各部分與心臟間的距離不同，因此在人體體表各部位，表現(xiàn)出不同的電位變化，這些電位變化可通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)送至記錄裝置即心電圖機(jī)記錄下來(lái)，形成動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)，這就是所謂心電圖(electrocardiogram，ECG)，也稱(chēng)為體表心電圖。正常的人體心電圖可以反映心臟激動(dòng)電位的變化，是由一系列重復(fù)出現(xiàn)的下列各波、段和間期組成。圖2.1正常心電圖的波形圖2.2心電的產(chǎn)生心臟的傳導(dǎo)系統(tǒng)(conductionsystemofheart)對(duì)弄清心電圖中各個(gè)波的意義有直接的關(guān)系。傳導(dǎo)系統(tǒng)是指由一系列特殊心臟細(xì)胞聯(lián)結(jié)組成的，這些細(xì)胞組織既有自動(dòng)產(chǎn)生興奮的功能，又有較一般心肌細(xì)胞快的傳導(dǎo)功能，這樣使興奮有節(jié)律地按一定順序傳播，使心臟保持正常的有節(jié)律的收縮和舒張，以維持血液循環(huán)。心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)包括竇房結(jié)、結(jié)間束、房室結(jié)、房室束(希氏束)及其分支，以及分布到心室內(nèi)的浦肯野纖維網(wǎng)(Purkibje’sfiberarborization)。正常心臟興奮的起源點(diǎn)在竇房結(jié)，位于右心房的上腔靜脈入口處，該興奮經(jīng)心房?jī)?nèi)的結(jié)間束，包括前結(jié)間束、中結(jié)間束和后結(jié)間束，一面興奮心房，一面?zhèn)髦练渴医唤缣?含房室結(jié)、房結(jié)區(qū)和結(jié)希區(qū))，經(jīng)過(guò)一定的傳導(dǎo)延遲后，再沿希氏束、左右束支傳至兩心室的內(nèi)膜下之浦肯野纖維網(wǎng)，該網(wǎng)互相吻合，深入心室肌層，最終使整個(gè)心臟全部興奮。心臟興奮沿傳導(dǎo)系統(tǒng)的傳導(dǎo)過(guò)程需有一定的時(shí)間：竇房結(jié)與房室結(jié)之間動(dòng)作電位傳遞的時(shí)間約為40ms，房室交界處的延遲時(shí)問(wèn)為1l0ms，希氏束很短，希氏束及其束支傳導(dǎo)速度很快，從興奮進(jìn)入希氏束，只需30ms就可到達(dá)最遠(yuǎn)的浦氏纖維，心室肌外層的l/3～1/2由普通心室肌傳導(dǎo)，右心室約需l00ms，左心室約需30ms，因此自竇房結(jié)到心室外表面的總傳導(dǎo)時(shí)間約為220ms。心臟在靜息狀態(tài)下，細(xì)胞膜對(duì)鉀通透性很高，故從高濃度的膜內(nèi)向低濃度的膜外滲出；當(dāng)鉀離子外滲時(shí)，負(fù)離子也隨之外滲，但由于細(xì)胞膜本身帶有陰性電荷，而阻礙負(fù)離子的外滲，故只能隔膜互相吸引，使鉀離子不能遠(yuǎn)去，從而在膜外產(chǎn)生了多余的正離子而帶正電，膜內(nèi)留下的負(fù)離子荷而帶負(fù)電，因而造成膜內(nèi)外的電位差，該電位差通常稱(chēng)為跨膜靜息電位(transmembranerestingpotential)，簡(jiǎn)稱(chēng)靜息電位或膜電位。不同類(lèi)型心肌細(xì)胞的跨膜靜息電位不等；心室肌細(xì)胞為—80～—90mV，清氏纖維為—90～—l00mV，竇房結(jié)細(xì)胞為—40～—70mV。這種狀態(tài)稱(chēng)為極化(polarization)狀態(tài)。當(dāng)極化膜的某點(diǎn)受到刺激(包括物理、化學(xué)、電流的刺激等)后，該處極化膜對(duì)各種離子的通透性立即發(fā)生變化，大量鈉離子迅速進(jìn)入膜內(nèi)，使膜內(nèi)電位急速上升，膜內(nèi)電位由負(fù)值變?yōu)檎?+20～+30mV)，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為除極過(guò)程(depolarizationprocess)。心肌細(xì)胞在除極后，由于細(xì)胞的代謝作用使細(xì)胞膜逐漸恢復(fù)為極化狀態(tài)的過(guò)程，稱(chēng)為復(fù)極過(guò)程(re-polarization)。各部位心肌細(xì)胞的動(dòng)作電位各有特點(diǎn)，但都包括去極(除極)和復(fù)極(re-polarization)兩個(gè)過(guò)程。2.3各波形的意義心電圖中各波形的意義如圖2.1所示。途中P波代表左右兩心房興奮除極過(guò)程所產(chǎn)生的電壓變化；P—R期間代表心房開(kāi)始除極傳經(jīng)房室結(jié)、希氏束至心室開(kāi)始除極前的時(shí)間；QRS綜合波代表室間隔與左右兩心室除極過(guò)程所產(chǎn)生的電壓變化；ST段代表心室除極后緩慢恢復(fù)極化過(guò)程所形成的微弱電壓變化；T波代表心室肌迅速恢復(fù)極化過(guò)程的電壓變化；u波是在T波后的一個(gè)很小的正向波，代表心肌激動(dòng)的“負(fù)后電位”。P波代表右房、左房和房間隔在除極過(guò)程中產(chǎn)生的電位變化，又稱(chēng)心房除極波，正常激動(dòng)起源于竇房結(jié)，最先引起右房上部除極。P波起點(diǎn)代表竇性激動(dòng)傳至右心房并開(kāi)始除極的時(shí)間。右心房除極后10．30ms，左心房也開(kāi)開(kāi)始除極，左右心房除極的時(shí)間有重疊，P波中部代表右心房和左心房除極的電位變化，右心房除極較早結(jié)束，P波終點(diǎn)代表左房除極結(jié)束的時(shí)間。右心房、房間隔和左心房除極時(shí)間不過(guò)100ms。P波終點(diǎn)自QRS波群起點(diǎn)的一段線(xiàn)段稱(chēng)為P．R段。希氏束電圖顯示激動(dòng)通過(guò)結(jié)間束、房室結(jié)、希氏束至心室的時(shí)間。激動(dòng)通過(guò)房室傳導(dǎo)系統(tǒng)下傳心室之前，這段傳導(dǎo)組織產(chǎn)生的電位極其微弱，不能在體表心電圖上顯示出來(lái)，可在希氏束電圖上顯現(xiàn)出來(lái)。QRS波群(QRS波)代表室間隔、左右心室除極過(guò)程中產(chǎn)生的電位變化(又稱(chēng)心室除極波)。心室壁比心房壁厚，左右心室除極過(guò)程中QRS向量相互綜合抵消以后，仍保持較大的電位，心室除極波比心房除極波更為高大。與心房波相比，心室除極時(shí)間并無(wú)延長(zhǎng)。典型的心室除極波由3個(gè)緊密相連的波群構(gòu)成，總共時(shí)間不超過(guò)100ms。波幅<0．5mY。心室除極向量的變化在各個(gè)導(dǎo)聯(lián)軸上的投影圖像不同，會(huì)產(chǎn)生不同形態(tài)的QRS波群。QRS波群形態(tài)：振幅、方向和時(shí)問(wèn)的變化具有重要意義。心室除極結(jié)束至心室開(kāi)始復(fù)極的一段線(xiàn)段，稱(chēng)為ST段。正常人ST段位于基線(xiàn)上。胸壁導(dǎo)聯(lián)可有輕度抬高，特別是QRS波振幅較大者，ST段抬高更明顯。一般上斜型抬高不超過(guò)0.2mV。ST段可有輕度下降，但不應(yīng)超過(guò)0.1mV。ST段移位見(jiàn)于心肌缺血、損傷、心室肥厚、心房擴(kuò)大、束支傳導(dǎo)阻滯、預(yù)激綜合征、藥物毒性反應(yīng)、電解質(zhì)紊亂、神經(jīng)與內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病等。早期復(fù)期綜合征、迷走神經(jīng)張力增高等，也是引起ST段移位的常見(jiàn)原因。表2-1心電圖各個(gè)波形的時(shí)間和幅度的典型值范圍波形名稱(chēng)電壓幅值/mV時(shí)間/sP波0.05~0.250.06~0.11Q波<R波的1/4<0.03~0.04R波0.5~2.0—S波—0.06~0.14T波0.1~0.50.05~0.25P-R段與基線(xiàn)同一水平0.06~0.14P-R間期—0.12~0.20ST段水平線(xiàn)0.05~0.15Q-T間期—<0.42.4常見(jiàn)的心律異常類(lèi)型及特征下面是幾種常見(jiàn)的心律異常：(1)竇性心動(dòng)過(guò)速成人及6歲以上兒童心率超過(guò)100次份，2-6歲超過(guò)120次/分，嬰兒超過(guò)150次/分，即為竇性心動(dòng)過(guò)速。其心電圖特點(diǎn)是：P波符合竇性心律的特點(diǎn)；PP間期<0.60秒，即心率>100次(成人)。(2)竇性心動(dòng)過(guò)緩竇性心律每分鐘低于60次，稱(chēng)為竇性心動(dòng)過(guò)緩。其心電圖特點(diǎn)是：P波符合竇性心律的特點(diǎn)；PP間期(或RR間期)>1.0秒，即心率<60次。(3)竇性停搏當(dāng)竇房結(jié)的起搏部分突然“停止”送出起搏沖動(dòng)時(shí)，發(fā)生竇性停搏，在竇性停搏的間歇以后，另一個(gè)新的起搏部位起搏，但它與原有的速率不同步。其特點(diǎn)是：RR間期改變。(4)二聯(lián)律、三聯(lián)律室性二期前收縮((P.V.C)與一個(gè)或多個(gè)正常搏動(dòng)結(jié)合而形成二聯(lián)律，三聯(lián)律等。一個(gè)P.V.C與一個(gè)正常的搏動(dòng)結(jié)合，并且這種形式反復(fù)出現(xiàn)，稱(chēng)其為二聯(lián)律。一個(gè)P.V.C與兩個(gè)正常的搏動(dòng)相結(jié)合，且該形式多次重復(fù)，稱(chēng)其為三聯(lián)律。此外，常見(jiàn)的心律異常類(lèi)型還有心房撲動(dòng)、心室撲動(dòng)、心房顫動(dòng)、心室顫動(dòng)、心肌缺血、傳導(dǎo)阻滯、心室肥厚等多種。根據(jù)對(duì)幾種常見(jiàn)的心律失常在心電參數(shù)值變化的表征上，以及實(shí)際臨床經(jīng)驗(yàn)，以下幾個(gè)參數(shù)對(duì)心律失常的診斷起著及其重要的作用：瞬時(shí)心率(即瞬時(shí)RR間期)；QRS綜合波波寬；QRS綜合波波幅；最近平均心率(即最近的五個(gè)RR間期的平均值)；ST段電位(心肌缺血或損傷一般就反應(yīng)在ST段電位的變化上)。2.5心電圖的導(dǎo)聯(lián)將兩個(gè)電極安放在人體表面的任何兩點(diǎn)，分別同心電圖機(jī)的正負(fù)極端相連，可用來(lái)描記這兩點(diǎn)電位差的變化，這種放置電極的方法及其與心電圖機(jī)的連接方式稱(chēng)為導(dǎo)聯(lián)(1ead)Ⅲ。根據(jù)電極放置部位的不同，可組成各種導(dǎo)聯(lián)，各種導(dǎo)聯(lián)的心電圖波形各有特點(diǎn)。在實(shí)用上為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)以便進(jìn)行對(duì)比分析，一般均采用國(guó)際上通用的導(dǎo)聯(lián)，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)、加壓?jiǎn)螛O肢體導(dǎo)聯(lián)(aVR、aVL、aVF)及單極胸導(dǎo)聯(lián)(V1～V6)。下面進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：(1)標(biāo)準(zhǔn)肢體導(dǎo)聯(lián)亦稱(chēng)雙極肢體導(dǎo)聯(lián)，反映兩個(gè)肢體之間的電位差。這種導(dǎo)聯(lián)方式較易連接且波形明顯。它包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種導(dǎo)聯(lián)。Ⅰ導(dǎo)聯(lián)：左上肢電極接心電圖機(jī)的正極端，右上肢電極與負(fù)極端相連。Ⅱ?qū)?lián)：左下肢電極接心電圖機(jī)的正極端，右上肢電極與負(fù)極端相連。Ⅲ導(dǎo)聯(lián)：左下肢接心電圖機(jī)的正極端，左上肢電極與負(fù)極端相聯(lián)。(2)加壓?jiǎn)螛O肢體導(dǎo)聯(lián)：標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)只是反映體表某兩點(diǎn)之間的電位差，而不能探測(cè)某一點(diǎn)的電位變化，把探查電極接在人體任一點(diǎn)上，而將其余二肢體上的引導(dǎo)電極分別與5000歐姆電阻串聯(lián)在一起作為無(wú)關(guān)電極，這種導(dǎo)聯(lián)方式稱(chēng)為單極導(dǎo)聯(lián)。這種導(dǎo)聯(lián)記錄出的心電圖電壓比單極肢體導(dǎo)聯(lián)的電壓增加50％左右，故名加壓?jiǎn)螛O肢體導(dǎo)聯(lián)。根據(jù)探查電極放置的位置命名，如探查電極在右臂，即為加壓?jiǎn)螛O右上肢導(dǎo)聯(lián)(aVR)，在左臂則為加壓?jiǎn)螛O左上肢導(dǎo)聯(lián)(aVL)，在左腿則為加壓?jiǎn)螛O左下肢導(dǎo)聯(lián)(aVF)。(3)胸導(dǎo)聯(lián)亦是一種單極導(dǎo)聯(lián)。從前胸壁上取心電信號(hào)，送入心電圖機(jī)正極端，則構(gòu)成了單極胸導(dǎo)聯(lián)。這種導(dǎo)聯(lián)方式，探查電極離心臟很近，因此心電圖波形振幅較大。表2-2單級(jí)胸導(dǎo)聯(lián)探查電極安放位置V1右胸骨邊緣第四肋間V2左胸骨邊緣第四肋間V3V2和V4連線(xiàn)中點(diǎn)V4左鎖骨中線(xiàn)與第五肋的交叉點(diǎn)V5左腋下線(xiàn)前與V4同水平V6左腋下線(xiàn)上與V4同水平2.6心電信號(hào)的特征心電信號(hào)具有以下一些特征：(1)微弱性人體體表的心電信號(hào)很微弱，一般只有0.05~5mV。在測(cè)量中，對(duì)于如此微弱的信號(hào)，很難進(jìn)行直接記錄或處理，必須通過(guò)放大器適當(dāng)放大，同時(shí)必須進(jìn)行濾波等抗干擾處理。(2)低頻特性人體心電信號(hào)的頻譜范圍在0.05~100Hz，頻率比較低。(3)高阻抗特性作為心電的信號(hào)源，人體源阻抗一般較大，可達(dá)幾KΩ至幾十KΩ。(4)不穩(wěn)定性人體和外界有密切的聯(lián)系，內(nèi)部的各種器官之間存在相互的影響。因此，來(lái)自?xún)?nèi)部或外部的刺激，都會(huì)使人體心電信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的變化。在對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量、分析和處理時(shí)，應(yīng)按照其頻譜特性，選擇適當(dāng)?shù)姆糯笙禂?shù)。(5)隨機(jī)性由于人體的不均勻性以及可接收多通道輸入，信號(hào)易受到外界干擾而變化，從而使心電信號(hào)表現(xiàn)出隨機(jī)性。但是，這種隨機(jī)現(xiàn)象服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。在心電檢測(cè)中，即要注意到它的隨機(jī)性，又不能忽略其內(nèi)在的規(guī)律性。2.7心電信號(hào)常見(jiàn)干擾微弱的心電信號(hào)在采集過(guò)程中容易淹沒(méi)在干擾中，檢測(cè)過(guò)程中的常見(jiàn)干擾有如下幾種：(1)噪聲和漂移干擾噪聲是指在心電信號(hào)采集中，遇到的是儀器本身器件和電路產(chǎn)生的噪聲，如電阻熱噪聲、三極管散粒噪聲等。漂移是指信號(hào)偏離正常的基線(xiàn)位置而上下漂動(dòng)緩慢變化的現(xiàn)象。在心電檢測(cè)中除了放大器產(chǎn)生的零點(diǎn)漂移外，電極與皮膚之間的極化電壓變化和運(yùn)動(dòng)引起電極與皮膚之間接觸阻抗發(fā)生改變是產(chǎn)生漂移的主要原因。(2)50Hz工頻干擾50Hz工頻干擾是心電檢測(cè)中最常見(jiàn)的干擾。產(chǎn)生50Hz工頻干擾的一個(gè)因素是磁場(chǎng)感應(yīng)，各種儀器的電源變壓器均是50Hz磁場(chǎng)源；另一個(gè)因素是電場(chǎng)干擾，室內(nèi)的照明設(shè)備、各種電子儀器和電氣設(shè)備均會(huì)產(chǎn)生50Hz電場(chǎng)。(3)肌電干擾在心電監(jiān)測(cè)過(guò)程中，由于人體活動(dòng)肌肉緊張產(chǎn)生的肌電也會(huì)給心電信號(hào)的準(zhǔn)確采集帶來(lái)困難。肌電干擾信號(hào)的幅值最大可達(dá)到5mV。2.8本章小結(jié)本章介紹了心電信號(hào)生理學(xué)基礎(chǔ)，描述了心電信號(hào)的產(chǎn)生、特征，標(biāo)準(zhǔn)心電圖及各波形與常見(jiàn)異常心率分析，心電電極的導(dǎo)聯(lián)連接方式以及常見(jiàn)的心電干擾，為下一步工作提供了理論依據(jù)。

第3章心電檢測(cè)電路設(shè)計(jì)3.1心電信號(hào)放大器設(shè)計(jì)要求由于人體的心電信號(hào)有微弱、低頻、易受干擾、不穩(wěn)定、隨機(jī)等特點(diǎn)，因此對(duì)動(dòng)態(tài)心電圖的心電放大器的設(shè)計(jì)有很苛刻的要求。1．增益由于心電信號(hào)非常微弱，只有0．05～5mV，而心電放大器增益的常規(guī)設(shè)計(jì)要求心電在正常輸入時(shí)，即輸入為1mV時(shí)，輸出電平達(dá)到1V左右(A/D轉(zhuǎn)換器的最大輸入電壓為3.3V)，所以心電放大器的放大倍數(shù)很高，為1000倍左右。2．頻率響應(yīng)由于人體心電信號(hào)的頻譜范圍為0.05～100Hz，能量主要集中在17Hz附近。而按照美國(guó)最新標(biāo)準(zhǔn)要求，動(dòng)態(tài)心電圖頻帶應(yīng)不窄于O.67～40Hz，所以，要求心電放大器在此頻率范圍內(nèi)必須不失真地放大所檢測(cè)的各種心電信號(hào)，為了減少不需要的帶外噪聲，心電信號(hào)用高通和低通濾波器來(lái)壓縮通頻帶，經(jīng)過(guò)這樣的心電放大器心電信號(hào)才具有可靠的診斷價(jià)值。3．高輸入阻抗心電放大器輸入阻抗的設(shè)計(jì)取決于人體的阻抗特性，所使用的電極類(lèi)型以及與人體的接觸界面。心電放大器通過(guò)電極連接到人體身上。由放大器的輸入端向人體方向看去，從電極、導(dǎo)電膏、皮膚(角質(zhì)層、粒層、汗腺)、組織液到心臟外壁形成了信號(hào)源阻抗，這個(gè)源阻抗可看作由一組串并聯(lián)的電阻及電容組成。在低頻的情況下，這個(gè)源阻抗為純電阻QUOTE。顯然它包括人體電阻(R)、皮膚電阻及電極與皮膚的接觸電阻(QUOTE)那么電阻QUOTE=R＋QUOTE。(QUOTER)。人體內(nèi)組織液是一種電解質(zhì)，所以R與組織液離子濃度有關(guān)。QUOTE不僅與皮膚和電極接觸松緊有關(guān)，還與皮膚的干濕、清潔度及每個(gè)人角質(zhì)層的厚薄有關(guān)。由于心電信號(hào)源阻抗具有高阻抗的特性，而心電信號(hào)是微弱的，若心電放大器的輸入阻抗不高，那么經(jīng)過(guò)分壓后，心電放大器輸入端的信號(hào)就非常微弱了。心電信號(hào)損失嚴(yán)重，而且信號(hào)源過(guò)負(fù)荷使心電信號(hào)產(chǎn)生畸變。信號(hào)源阻抗不僅因人而異，因生理狀態(tài)而異，而且在測(cè)量時(shí)，與電極的安放位置電極本身的物理狀態(tài)都有密切的關(guān)系。源阻抗的不穩(wěn)定，將使放大器電壓增益不穩(wěn)定從而造成難以修正的測(cè)量誤差。所以只有較高的輸入阻抗，才能確保增益的穩(wěn)定性。設(shè)兩個(gè)電極與皮膚的接觸電阻為QUOTE、QUOTE，如果QUOTE不等于QUOTE，不可避免的就會(huì)把共模干擾信號(hào)轉(zhuǎn)化為電路無(wú)法克服的差模信號(hào)．只有增大心電放大器的輸入阻抗，才能減少其影響。此外，由于心電放大器的測(cè)量對(duì)象是人體，易受工頻、射頻等干擾，只有提高輸入阻抗，才能有效地抑制這些干擾。信號(hào)源阻抗一般在數(shù)KΩ至數(shù)十KΩ之間，心電放大器的輸入阻抗應(yīng)該比源阻抗高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，故一般取5.1KΩ或10KΩ，才能不失真地引出心電信號(hào)。4．高共模抑制比電極與皮膚接觸引起的極化電動(dòng)勢(shì)可作為直流共模干擾輸入到心電放大器，其值可能達(dá)到數(shù)百毫伏的程度，遠(yuǎn)比心電信號(hào)大得多。而且心電信號(hào)的探測(cè)要受到現(xiàn)場(chǎng)很多電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)的干擾，尤其是市電的共模干擾，還有其他共模干擾常把微弱的心電信號(hào)淹沒(méi)。共模抑制比(CMRR)是衡量心電放大器對(duì)共模干擾抑制能力的一個(gè)重要指標(biāo)，也是克服溫度漂移的重要因素。為了防止心電信號(hào)的輸出被淹沒(méi)在50Hz、電極極化電壓或其他共模干擾電壓之下，一般要求CMMR應(yīng)達(dá)到80dB以上。5．低噪聲，低漂移在心電放大器中，由于增益較高，噪聲和漂移是兩個(gè)較重要的參數(shù)。心電放大器運(yùn)行過(guò)程中的噪聲主要表現(xiàn)為電子線(xiàn)路的固有熱噪聲和散粒噪聲，這都屬于白噪聲，其幅值成正態(tài)分布。為了獲得一定信噪比的輸出信號(hào)，對(duì)放大器的低噪聲性能有嚴(yán)格的要求。所以在設(shè)計(jì)心電放大器時(shí)應(yīng)盡量選用低噪聲元件，以降低噪聲并進(jìn)一步提高輸入阻抗。另外，溫度變化會(huì)造成零點(diǎn)漂移，心電放大器基線(xiàn)漂電放大器的輸入端引入了直流電壓增益的緣故，電極和電極本身電阻的變化和電極電位的改變都會(huì)增大基線(xiàn)漂了放大器的輸入范圍，使得微弱的緩變信號(hào)無(wú)法被放大很低的頻率成分，為了能正常的測(cè)量，必須采取措施來(lái)限所以放大器應(yīng)選用低漂移、高輸入阻抗并具有高共模抑路?？偟膩?lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)心電圖的心電放大器的設(shè)計(jì)有如下要求(1)增益為800～lO00左右；(2)頻率響應(yīng)為0.05～45Hz：(3)輸入阻抗為5.1～10MΩ；(4)共模抑制比大于80dB；(5)低噪聲、低漂移。另外，考慮到監(jiān)護(hù)儀的便攜特性，所以在選擇運(yùn)放應(yīng)注意體積的特性，以便更好地降低整機(jī)的功耗和體積。3.2電極的選擇電極對(duì)動(dòng)態(tài)心電信號(hào)的采集的質(zhì)量至關(guān)重要，采用電極應(yīng)粘附力強(qiáng)、透氣性好、吸汗、電極導(dǎo)電性能好的優(yōu)質(zhì)電極，此外還應(yīng)具有對(duì)皮膚刺激性小、佩帶舒適、拆卸方便等優(yōu)點(diǎn)。本課題采用表面鍍有AgCl的可拆卸的一次軟電極，并在電極上涂有優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)電膏。3.3保護(hù)與緩沖電路為了確保病人的與儀器的安全，本課題利用TVS-90放電管作為保護(hù)電路，當(dāng)儀器與人體接觸時(shí)，電壓過(guò)大時(shí)，會(huì)將TVS-90導(dǎo)通，直接接地，也防止了后面的器件損壞。電極采集到的心電信號(hào)首先進(jìn)入緩沖級(jí)。緩沖級(jí)可以提高整個(gè)放大電路的輸入阻抗，降低輸出阻抗。這樣就可以在后面的匹配電阻網(wǎng)絡(luò)中得到幅值較高的信號(hào)。圖3.1保護(hù)與輸入緩沖電路3.4前置放大電路生理電信號(hào)前置放大器是生理電測(cè)量?jī)x器的重要組成部分，其作用是將微弱信號(hào)高保真放大，以便進(jìn)一步處理、記錄或顯示。一般設(shè)計(jì)中均采用對(duì)地對(duì)稱(chēng)的雙電極差動(dòng)放大器，被測(cè)的生理電信號(hào)采用差動(dòng)輸入方式，成為差模信號(hào)；而干擾信號(hào)，尤其是落在大多數(shù)生物電信號(hào)頻譜范圍之內(nèi)的工頻干擾對(duì)差動(dòng)放大器的輸入端來(lái)說(shuō)，主要是一種大小相等，極性相同的共模信號(hào)。因此，在生理電信號(hào)記錄過(guò)程中，要求前置放大器有較高的抗共模干擾能力。三運(yùn)放儀用放大器是最常使用的生理電前置放大器。它不但可以提供很高的輸入阻抗，而且如果第一級(jí)設(shè)為高增益，無(wú)須匹配就可以得到高共模抑制比。可以有效地抑制工頻干擾等共模噪聲。然而，在生理電測(cè)量中，由于電極在人體表面的安放部位不同使得電極與皮膚間的電阻抗也不同，導(dǎo)致在放大器的輸入端有幾毫伏以上的直流電壓，加上人體表面各部位還存在一定的電位差，信號(hào)檢測(cè)放大器的輸入端總會(huì)存在比有用信號(hào)大幾十倍的直流信號(hào)，這樣就限制了“三運(yùn)放”第一級(jí)的增益。從而限制了共模抑制比的進(jìn)一步提高。本設(shè)計(jì)采用的生物前置放大器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以在抑制直流干擾的情況下，提供極高的共模抑制比。該電路設(shè)計(jì)突出的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)外圍無(wú)源器件的參數(shù)不敏感，即使采用低成本的常用芯片，無(wú)須刻意匹配仍然可以達(dá)到良好的性能，尤其適合生理電信號(hào)的高精度測(cè)量。圖3.2前置放大電路電路設(shè)計(jì)如圖3.2所示。該電路由四部分構(gòu)成：并聯(lián)型雙運(yùn)放儀器放大器，阻容耦合電路，由集成儀用放大器構(gòu)成的后級(jí)放大器和共模信號(hào)取樣驅(qū)動(dòng)電路。并聯(lián)型雙運(yùn)放儀器放大器的優(yōu)點(diǎn)是不需精密的匹配電阻，理論上它的共模抑制比為無(wú)窮大，且與其外圍電阻的匹配程度無(wú)關(guān)。但并聯(lián)型雙運(yùn)放儀器放大器的輸出為雙端差動(dòng)輸出信號(hào)，如果僅用單端輸出信號(hào)時(shí)將不再具有這一優(yōu)點(diǎn)。所以本電路在后級(jí)使用集成儀用放大器U4，將雙端差動(dòng)輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為常用的單端輸出信號(hào)。集成儀用放大器具有較優(yōu)良的性能，但由于其共模抑制比正比于差模增益，而同時(shí)器件存在較高的失調(diào)電壓和通常信號(hào)源中存在較大的直流偏移電壓(如檢測(cè)生理電信號(hào)時(shí)的極化電壓和傳感器中的零點(diǎn)偏移電壓)，在直接應(yīng)用集成儀用放大器作為前置放大器時(shí)并不取得最高的共模抑制比性能。于是本電路在后級(jí)使用集成儀用放大器，并采用阻容耦合電路隔離直流信號(hào)，因而可使得集成儀用放大器取得較高的差模增益，從而得到很高的共模抑制比性能。共模取樣驅(qū)動(dòng)電路由兩個(gè)等值電阻QUOTE和一只由運(yùn)算放大器U2組成跟隨器構(gòu)成。由圖可見(jiàn)，U2的輸入信號(hào)取自U1和U3輸出端兩個(gè)串聯(lián)電阻QUOTE的中點(diǎn)電壓QUOTE，即：當(dāng)只有差模信號(hào)的輸出QUOTE=-QUOTE時(shí)，有QUOTE=O，則運(yùn)放U2的輸出電壓為0，等同于接地；而當(dāng)兼有共模電壓和差模信號(hào)輸入時(shí)，U2的總輸出只包含輸入信號(hào)的共模部分QUOTE=QUOTE。從而使得共模信號(hào)不經(jīng)阻容耦合電路的分壓直接加在集成放大器的輸入端，避免了由于阻容耦合電路的不匹配而降低電路整體的共模抑制比。本電路的差動(dòng)輸出可以由下式計(jì)算：

其中QUOTE是集成儀用放大器U4的差模放大倍數(shù)。該電路的高通截止頻率QUOTE可以表示為：

整個(gè)電路的共模抑制比QUOTE可以由下式來(lái)計(jì)算：

其中QUOTE和QUOTE分別是放大器第一級(jí)和第二級(jí)的共模抑制比。QUOTE由集成儀器放大器的共模抑制比決定。在第二級(jí)放大倍數(shù)比較高的情況下，QUOTE的值可以達(dá)到120dB以上。對(duì)QUOTE的影響可以忽略。QUOTE的值則可以由下式得到：

其中：QUOTEQUOTE、QUOTE和QUOTE、QUOTE3是運(yùn)放U1、U3的開(kāi)環(huán)差動(dòng)增益和共模增益。上式顯示為了得到較高的共模抑制比，第一級(jí)的兩個(gè)運(yùn)放無(wú)論是開(kāi)環(huán)增益還是CMRR都應(yīng)盡可能地匹配。在實(shí)際應(yīng)用中，以廉價(jià)常用的精準(zhǔn)儀用放大芯片OP07C為例，其QUOTE的標(biāo)準(zhǔn)值為400，000倍，CMRR的標(biāo)準(zhǔn)值為120dB，以標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)計(jì)算，QUOTE。如果所選用高精度、匹配較好的運(yùn)放，QUOTE和QUOTE的值還可以大幅度提高。3.5濾波電路3.5.1低通濾波電路由于電磁干擾越來(lái)越嚴(yán)重，所以心電信號(hào)在采集過(guò)程中不僅有50Hz的工頻干擾和低頻、直流分量的干擾，還有高于100Hz高頻諧波的嚴(yán)重干擾，有必要進(jìn)行低通濾波電路的設(shè)計(jì)。圖3.3低通濾波電路3.5.2高通濾波電路由于心電信號(hào)微弱，需要多級(jí)放大，而多級(jí)直接耦合的直流放大器雖能滿(mǎn)足要求，但多級(jí)直接耦合的直流放大器容易引起基線(xiàn)飄移。此外，由于極化電壓存在的緣故，動(dòng)態(tài)心電圖機(jī)的直流放大器更不能采用多級(jí)直接耦合。本裝置中，在兩級(jí)放大器之間采用RC耦合電路，即時(shí)間常數(shù)電路，在隔離直流信號(hào)的同時(shí)達(dá)到高通濾波的效果。我們?nèi)r(shí)間常數(shù)約為3.2s，這樣可確定電阻、電容值，在兩級(jí)之間組成高通濾波器?？傻棉D(zhuǎn)折頻率為：

圖3.4高通濾波電路3.6右腿驅(qū)動(dòng)電路人體接地是造成觸電事故的一個(gè)重要原因，因此取消人體接地是最根安全用電措施。人體接地本來(lái)就是在沒(méi)有高質(zhì)量的放大器情況下采取少共模信號(hào)的應(yīng)急措施。測(cè)量心電圖時(shí)，如果病人右腳不接地，由于雜散分布電容的影響，病人身上將會(huì)產(chǎn)生很高的共模電壓。因此，最理想的方法是設(shè)計(jì)出一種既能減少共模干擾又能取消人體接地的電路。右腿驅(qū)動(dòng)的工作原理是將由人體體表獲得的共模電壓通過(guò)負(fù)反饋放大的方式輸回人體，從而達(dá)到抵消共模干擾的作用，從根本上抑制共模電壓。圖3.5右腿驅(qū)動(dòng)電路3.7電平提升電路經(jīng)過(guò)模擬電路放大濾波后的心電信號(hào)是交流信號(hào)，而MSP430系列單片機(jī)的轉(zhuǎn)換范圍是正電壓信號(hào)，所以有必要將模擬信號(hào)抬升至0V以上，根據(jù)對(duì)MSP430單片機(jī)的參考電壓設(shè)置為2.5V的情況，在后級(jí)設(shè)置一定的可調(diào)放大倍數(shù)，并使用微型電位器，以便根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。圖3.6電平提升電路3.8導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)報(bào)警電路患者在使用心電監(jiān)護(hù)儀時(shí)有可能發(fā)生導(dǎo)聯(lián)松動(dòng)和脫落，這將引入很大的干擾，導(dǎo)致心電波形畸變，使得心電監(jiān)護(hù)終端難以輸出實(shí)際波形，從而導(dǎo)致對(duì)心電信號(hào)的錯(cuò)誤判斷，影響診斷結(jié)果。正常情況下，正負(fù)電極對(duì)人體皮膚形成的極化電壓可以相互抵消，當(dāng)一側(cè)電極脫落時(shí)，將有較大的極化電壓輸入，經(jīng)過(guò)前置放大后的電壓將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正常連接時(shí)的電壓范圍。因而可通過(guò)一個(gè)窗口比較器，當(dāng)電壓超出窗口范圍時(shí)，認(rèn)為發(fā)生電極脫落，比較器輸出電平由正常時(shí)的高電平變?yōu)榈碗娖剑a(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。電路如圖3.7所示，當(dāng)導(dǎo)聯(lián)脫落時(shí)，紅色指示燈會(huì)亮起提示脫落。圖3.7導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)報(bào)警電路3.9本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹了心電信號(hào)的采集與處理過(guò)程，根據(jù)前一章所述的心電信號(hào)的特點(diǎn)和噪聲干擾，提出前置放大器的設(shè)計(jì)要求，給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案，對(duì)各個(gè)模塊電路的功能做了詳盡的闡述。

第4章控制、存儲(chǔ)及接口電路設(shè)計(jì)4.1中央處理器及其外圍模塊4.4.1芯片的選型本系統(tǒng)的核心器件無(wú)疑是負(fù)責(zé)調(diào)配各外圍部件有序工作的微處理器。在電子技術(shù)高速發(fā)展的今天，市場(chǎng)上可供選擇的處理器有很多種，最常見(jiàn)的有單片機(jī)、DSP、PLC、ARM等。處理器的選擇不僅要看其處理能力，還要考慮其他一些因素，比如價(jià)格、功耗等。經(jīng)過(guò)對(duì)幾種嵌入式平臺(tái)的比較，本系統(tǒng)病人心電監(jiān)護(hù)終端硬件核心處理器采用美國(guó)德州儀器公司生產(chǎn)的低功耗16位單片機(jī)MSP430F149。MSP430具有如下特點(diǎn)：首先，它的突出優(yōu)勢(shì)是功耗小。MSP430單片機(jī)之所以有超低的功耗，是因?yàn)槠湓诮档托酒碾娫措妷杭办`活而可控的運(yùn)行時(shí)鐘方面都有其獨(dú)到之處。它在1MHz的時(shí)鐘條件下運(yùn)行時(shí)，芯片的電流會(huì)在200~400uA左右，時(shí)鐘關(guān)斷模式的最低功耗只有0.1uA。MSP430可通過(guò)兩個(gè)不同的系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)——基本時(shí)鐘系統(tǒng)和鎖頻環(huán)(FLL和FLL+)時(shí)鐘系統(tǒng)或DCO數(shù)字振蕩器時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)生CPU和各功能所需的時(shí)鐘，并且這些時(shí)鐘可以在指令的控制下打開(kāi)和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)總體功耗的控制。系統(tǒng)中共有一種活動(dòng)模式(AM)和五種低功耗模式．(LPMO、LPM4)。在等待方式下，耗電為0.7uA，在節(jié)電方式下，最低可達(dá)0.1uA。第二，除了低功耗之外，MSP430還具有強(qiáng)大的處理能力，其芯片具有一個(gè)16位精簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)指令CPU，10個(gè)16位的寄存器以及常數(shù)發(fā)生器，能夠最大限度的提高代碼的效率。數(shù)字控制的振蕩器(DCO)將CPU從低功耗模式喚醒的時(shí)間僅為6微秒。MSP430F449采用RISC精簡(jiǎn)指令集，125ns指令周期，大部分的指令在一個(gè)指令周期內(nèi)完成，且其片內(nèi)含有硬件乘法器，大大節(jié)省了運(yùn)算的時(shí)間。第三，MSP430具有豐富的片內(nèi)外圍電路，它內(nèi)置12位高性能A/D轉(zhuǎn)換器、兩個(gè)帶有捕獲計(jì)時(shí)寄存器的16位定時(shí)器、60KB的FLASHROM、2KB的RAM、48個(gè)可復(fù)用I/O引腳和兩個(gè)通用同步/異步串行通訊接口等。MSP430系列單片機(jī)的這些片內(nèi)外設(shè)為系統(tǒng)的單片解決方案提供了極大的方便。除此之外，MSP430F149開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供了方便高效的開(kāi)發(fā)環(huán)境。由于它屬于FLASH型器件，相對(duì)于OPT型和ROM型的器件，它有JTAG調(diào)試接口，還有可擦寫(xiě)的FLASH存儲(chǔ)器，可先下載程序到FLASH內(nèi)，再在器件內(nèi)通過(guò)軟件控制程序的運(yùn)行。采用這種方式只需要一臺(tái)PC機(jī)和一個(gè)JTAG調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器。MSP430系列單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖4.1所示：圖4.1MSP430系列單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖MSP430系列由以下部分組成：●基礎(chǔ)時(shí)鐘模塊，包括1個(gè)數(shù)控振蕩器(DCO)和2個(gè)晶體振蕩器。●看門(mén)狗定時(shí)器WatchdogTimer，可用作通用定時(shí)器。●帶有2個(gè)捕捉／比較寄存器的16位定時(shí)器Timer_A3?！駧в?個(gè)捕捉／比較寄存器的16位定時(shí)器Timer_B7?！?個(gè)具有中斷功能的8位并行端口：P1與P2?！?個(gè)8位并行端口：P3、P4、P5與P6?！衲M比較器Comparator_A?！?2位A，D轉(zhuǎn)換器ADCl2?！?個(gè)串行通信接口：USART0與USART1?！?個(gè)硬件乘法器。4.4.2ADC采樣模塊根據(jù)系統(tǒng)要求，在考慮所要采集信號(hào)范圍、采樣頻率、精度要求、轉(zhuǎn)換速率、環(huán)境條件、計(jì)算機(jī)接口特征及成本的前提下，本系統(tǒng)中采用MSP430F149內(nèi)部集成的ADC12模塊進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。ADCl2內(nèi)核是一個(gè)帶有采樣與保持功能的12位轉(zhuǎn)換器；內(nèi)部參考電壓發(fā)生器，同時(shí)有兩種參考電壓值可供選擇；采樣與轉(zhuǎn)換過(guò)程中所需要的時(shí)鐘信號(hào)源可以選擇；采樣及轉(zhuǎn)換所需的時(shí)序控制電路；轉(zhuǎn)換結(jié)果有專(zhuān)門(mén)的桶型緩存；采樣速度快，最高可達(dá)200kbps；12位轉(zhuǎn)換精度，l位非線(xiàn)性微分誤差，1位非線(xiàn)性積分誤差；內(nèi)置采樣與保持電路；有多種時(shí)鐘源可提供給ADCl2模塊，而且模塊本身內(nèi)置時(shí)鐘發(fā)生器；內(nèi)置溫度傳感器；配置有8路外部通道與4路內(nèi)部通道；內(nèi)置參考電源，而且參考電壓有6種可編程的組合；模數(shù)轉(zhuǎn)換有4種模式?？伸`活地運(yùn)用以節(jié)省軟件量及時(shí)間；ADCl2內(nèi)核可關(guān)斷以節(jié)省系統(tǒng)消耗例。ADCl2可以對(duì)8個(gè)外部模擬信號(hào)之一或4個(gè)內(nèi)部電壓之一作轉(zhuǎn)換，由ADC內(nèi)核把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成12位數(shù)據(jù)并存入轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)寄存器。ADCl2內(nèi)核使用兩個(gè)可編程的參考電壓(QUOTE和QUOTE)作為轉(zhuǎn)換范圍的上下限。輸入通道和參考電平由轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)控制寄存器定義。ADCl2工作時(shí)可以用內(nèi)部參考電平，或者外部參考電平，也可以是兩者的結(jié)合，ADCl2有內(nèi)部的兩種參考電平，可以選擇1.5V或2.5V。為避免電源電壓波動(dòng)對(duì)A/D轉(zhuǎn)換造成干擾，我們采用了內(nèi)部參考電壓1.5V，提高精度。對(duì)于ADCl2的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘，用戶(hù)有各種選擇來(lái)形成采樣的時(shí)序。ADCl2可以選擇所有有效的MSP430片內(nèi)時(shí)鐘，也可以選擇一個(gè)外圍模塊所含的時(shí)鐘，此處選擇的時(shí)鐘為低頻時(shí)鐘，可以節(jié)省功耗。對(duì)于選擇的時(shí)鐘源可以引入一個(gè)1～8的分頻因子。4.4.3定時(shí)器定時(shí)器在單片機(jī)系統(tǒng)中是非常重要的部分，它在事件控制與管理方面有著重要的應(yīng)用。MSP430F149主要有看門(mén)狗（WDT）、基本定時(shí)器（BasicTimer1）、定時(shí)器A(Timer_A)和定時(shí)器B(Timer_B)等模塊。在本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，我們使用Timer_A作為了心電信號(hào)AD轉(zhuǎn)換的定時(shí)器，將定時(shí)周期設(shè)定為500Hz，實(shí)現(xiàn)了對(duì)心電信號(hào)的500Hz采樣率。定時(shí)器A是一個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。它有3個(gè)捕獲/比較寄存器。定時(shí)器A能支持多個(gè)時(shí)序控制、多個(gè)捕獲/比較功能和多個(gè)PWM輸出。定時(shí)器A有廣泛的中斷功能，中斷可以由計(jì)數(shù)器溢出產(chǎn)生，也可以由捕獲/比較寄存器產(chǎn)生。定時(shí)器A有以下的特點(diǎn)：●16位的計(jì)數(shù)/定時(shí)器，共有4種模式?！窨梢赃x擇設(shè)置時(shí)鐘源?！穸鄠€(gè)捕獲/比較寄存器。●異步的輸入/輸出鎖存?！窬哂兄袛嘞蛄考拇嫫?，能快速譯碼定時(shí)器A產(chǎn)生的中斷。用戶(hù)對(duì)定時(shí)器A的所有操作都是通過(guò)操作該模塊的寄存器完成的。定時(shí)器A的寄存器主要有TACTL、TAR、TAIV、CCTLn和CCRn。4.2USB數(shù)據(jù)傳輸要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的大量存儲(chǔ)，需要將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)。USB接口是近年來(lái)迅速發(fā)展的接口標(biāo)準(zhǔn)，目前幾乎所有的新型計(jì)算機(jī)的外設(shè)上都使用USB接口，它有數(shù)據(jù)傳輸速度快、連接簡(jiǎn)單、兼容性好等特點(diǎn)?？紤]NUSB接口的先進(jìn)性以及目前使用的廣泛性，本系統(tǒng)使用USB接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信就完全可以滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。考慮到單片機(jī)芯片具有RS232接口，此處我們通過(guò)一種RS232轉(zhuǎn)USB的芯片——CP2101來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸功能。CP2101是一種單芯片USB轉(zhuǎn)UART的橋接器解決方案。該芯片包含一個(gè)USB2．0全速功能控制器EEPROM，緩沖器和帶有調(diào)制解調(diào)器接口信號(hào)的異步串行數(shù)據(jù)總線(xiàn)。CP2101的UART接口包括TX(發(fā)送)和RX(接收)數(shù)據(jù)信號(hào)以及RTS，CTS，DSR，DTR，DCD和RI控制信號(hào)。CP2101具有很多的優(yōu)點(diǎn)：(1)高度集成。片內(nèi)集成512字節(jié)EEOROM(用于存儲(chǔ)廠(chǎng)家ID等數(shù)據(jù))，片內(nèi)集成收發(fā)器、無(wú)需外部電阻；片內(nèi)集成時(shí)鐘，無(wú)需外部晶體。(2)低成本，可實(shí)現(xiàn)USB轉(zhuǎn)串口的解決方案。CP2101的USB功能無(wú)需外部元件，而大多數(shù)競(jìng)爭(zhēng)者的USB器件則需要額外的終端晶體管、上拉電阻、晶振和EEPROM。具有競(jìng)爭(zhēng)力的器件價(jià)格，簡(jiǎn)化的外圍電路，無(wú)成本驅(qū)動(dòng)支持使得CP2101在成本上的優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)超過(guò)競(jìng)爭(zhēng)者的解決方案。(3)具有低功耗、高速度的特性，符合USB2．0規(guī)范，適合于所有的UART接口(波特率為300bps～921.6kbps)。工業(yè)級(jí)溫度范圍為-40℃～85℃。(4)具有較小的封裝。CP2101為28腳5mmx5mmMLP封裝。這在PCB上的尺寸就比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手小30％左右。MSP430F149有兩個(gè)串行口，此處使用串行口1與CP2101連接，CP2101有個(gè)集成的內(nèi)部振蕩器和USB收發(fā)器，所以無(wú)需其它外部USB電路組件。連線(xiàn)圖如圖4.2所示：圖4.2CP2101電路圖4.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)24小時(shí)采集的心電信號(hào)數(shù)據(jù)量計(jì)算如下：采樣率500點(diǎn)/s，每個(gè)點(diǎn)用8位表示．則數(shù)據(jù)量為QUOTE。這樣大的數(shù)據(jù)量可以采用Flash或者移動(dòng)存儲(chǔ)卡的形式存儲(chǔ)?？紤]到SD卡能用讀卡器直接讀入PC機(jī)，所以將SD卡作為存儲(chǔ)設(shè)備。SD卡(SecureDigitalMemoryCard)是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備，由松下、東芝和SanDisk公司共同開(kāi)發(fā)研制，體積小，但擁有高記憶容量、快速數(shù)據(jù)傳輸率、極大的移動(dòng)靈活性和很好的安全性。SD卡集合了SanDisk快閃記憶控制和MLC(MultilevelCell)技術(shù)和東芝NAND技術(shù)，通過(guò)9針的接口與專(zhuān)門(mén)的驅(qū)動(dòng)器相連接，不需額外的電源來(lái)保持其上的記憶信息。傳輸速率高達(dá)20MB/S，并且具有物理寫(xiě)保護(hù)開(kāi)關(guān)，保證數(shù)據(jù)的安全性。SD存儲(chǔ)卡定義了兩種可選擇的通信協(xié)議：SD模式和SPI模式。主機(jī)能自動(dòng)選擇其中任意～種模式。當(dāng)接收到主機(jī)的復(fù)位指令后，卡能檢測(cè)到主機(jī)要求的模式，并在這種通信模式下進(jìn)行下一步的通信。SD通信協(xié)議又分為1位總線(xiàn)模式和4位總線(xiàn)模式。最新的SDIO卡規(guī)范規(guī)定高速I(mǎi)/O卡必須支持SD存儲(chǔ)卡的所有通信模式。SPI接口協(xié)議首先是由Motorola公司提出來(lái)的，現(xiàn)在廣泛存在于各類(lèi)微型控制器中。SPI總線(xiàn)系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，允許MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信、數(shù)據(jù)交換。SPI系統(tǒng)可直接與各個(gè)廠(chǎng)家生產(chǎn)的多種標(biāo)準(zhǔn)外圍器件直接接口，SPI系統(tǒng)一般使用4條線(xiàn)：串行時(shí)鐘線(xiàn)CLK、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線(xiàn)MISO、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線(xiàn)MOSI和低電平有效的從機(jī)片選線(xiàn)CS。模塊電路圖如圖4.3所示。CLK、MISO、MOSI和CS四線(xiàn)構(gòu)成SPI通訊接口，分別與單片機(jī)MSP430F149的P3.0-P3.3口相連，因?yàn)檫@四個(gè)端口有第二復(fù)用功能，即SPI接口。另外CD(CardDetect)和WP(WriteProtect)都是SD卡槽自帶的硬件功能(部分卡槽不帶此功能)，將它們分別與單片機(jī)的P1.0和P1.1口相連，用于檢測(cè)當(dāng)前SD卡是否插入，以及寫(xiě)保護(hù)是否打開(kāi)，然后將這些狀態(tài)通過(guò)液晶界面顯示出來(lái)，供用戶(hù)選擇。本設(shè)計(jì)具體采用金士頓1GB的SD卡作為存儲(chǔ)設(shè)備，它在容量和功耗上完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求。圖4.3SD卡連接電路圖4.4時(shí)鐘日歷芯片時(shí)間是心電信號(hào)分析中一個(gè)很重要的參考項(xiàng),所以時(shí)間對(duì)本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù)。為了給醫(yī)生診斷提供詳細(xì)的心電數(shù)據(jù)和資料，我們必須記錄下各段心電信基于MSP430超低功耗MCU的便攜式心電監(jiān)護(hù)儀及其系統(tǒng)的研究；因此我們?cè)谙到y(tǒng)中加入了實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片X1208，它是一個(gè)SOP封裝的8腳的芯片,X體積僅為5mmX4.9mm。X1208是Xicor公司生產(chǎn)的低功耗CMOS型實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成電路。雙端口時(shí)鐘和報(bào)警寄存器可使時(shí)鐘即使在讀寫(xiě)操作期間也能精確地工作。它通過(guò)I2C總線(xiàn)方式可與各種單片機(jī)接口，具有日歷、時(shí)鐘、計(jì)時(shí)，可編程定時(shí)中斷等功能，并提供閏年校正。它有兩個(gè)獨(dú)立的鬧鐘，報(bào)警可按秒、分、時(shí)、日、月及星期設(shè)置。報(bào)警輸出可作中斷請(qǐng)求信號(hào)。工作電源及備份電池電源都有寬的電壓范圍。X1208是標(biāo)準(zhǔn)的I2C總線(xiàn)接口，具有操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。4.5液晶顯示液晶是介于液體和晶態(tài)固體之間的一種各向異性凝聚流體，它既像液體那樣具有流動(dòng)性，又像晶體那樣具有光學(xué)上的各向異性。從微觀(guān)結(jié)構(gòu)看，液晶材料的分子形狀都是各向異性的，并且具有固有電矩，所以有極性。當(dāng)受到外電場(chǎng)的作用時(shí)，液晶會(huì)發(fā)生湍流。撤除電場(chǎng)后，分子長(zhǎng)軸又重新平行排列起來(lái)，沿該方向又恢復(fù)透明。我們正是利用液晶的這種效應(yīng)顯示圖像和字碼的。液晶顯示屏(LCD)是由不同部分組成的分層結(jié)構(gòu)。顯示屏由兩塊玻璃板構(gòu)成，其間由包含有液晶材料的均勻間隔隔開(kāi)。液晶材料本身并不發(fā)光，所以在顯示屏兩邊都設(shè)有作為光源的燈管，而在液晶顯示屏背面有一塊背光板和反光膜。背光板是由熒光物質(zhì)組成的可以反射光線(xiàn)。它的作用主要是提供均勻的背景光源。當(dāng)LCD中的電極產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí)，液晶分子就會(huì)產(chǎn)生扭曲，從而將穿越其中的光線(xiàn)進(jìn)行有規(guī)則的折射，然后經(jīng)過(guò)第二層過(guò)濾層的過(guò)濾在屏幕上顯示出來(lái)。液晶顯示屏一般分為段式和點(diǎn)陣式。點(diǎn)陣式中的點(diǎn)相當(dāng)于段式中的段，由于點(diǎn)很多，可以顯示更為復(fù)雜的內(nèi)容。在本監(jiān)護(hù)終端設(shè)計(jì)中，我們采用了RTl2864CT點(diǎn)陣式液晶顯示器顯示菜單和心電波形。RTl2864CT點(diǎn)陣式液晶顯示器(LCD)是一個(gè)128×64點(diǎn)陣顯示模塊，它的外形尺寸為54．0ram×50．0mm×7．5mm，具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。它是STN黃綠模式，EL背光，可以完成圖形顯示也可以顯示漢字。液晶顯示器具有8位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總線(xiàn)，6位控制線(xiàn)以及電源線(xiàn)，背光亮度可以通過(guò)電位器來(lái)調(diào)節(jié)。液晶顯示器LCD與單片機(jī)的連接電路如圖4.4所示。液晶顯示控制模塊中使用RS，R/W，E，CS1，CS2作為與MSP430數(shù)據(jù)總線(xiàn)接口的控制信號(hào)。RS是數(shù)據(jù)／指令控制信號(hào)，它控制存取的方式，可實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)指令或接受數(shù)據(jù)。R/W是讀寫(xiě)控制信號(hào)，高電平時(shí)液晶顯示器工作在讀模式，低電平時(shí)工作在寫(xiě)模式。CS1、CS2是片選信號(hào)，高電平有效，控制液晶的左右半屏顯示，當(dāng)CS1為高電平時(shí)，液晶左半屏顯示；當(dāng)CS2為高電平時(shí)，液晶右半屏顯示。系統(tǒng)中所使用的RTl2864CT液晶顯示器內(nèi)置有DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，所以不用另外發(fā)生調(diào)節(jié)液晶對(duì)比度所需的負(fù)壓，直接從電源分壓即可得到驅(qū)動(dòng)LCD所需的電壓值。圖4.4LCD顯示接口單元4.6本章小結(jié)本章設(shè)計(jì)制作單片機(jī)外圍電路，包括USB接口電路、存儲(chǔ)電路、液晶顯示電路等，構(gòu)成心電存儲(chǔ)及顯示部分。此設(shè)計(jì)以MSP430系列單片機(jī)MSP430F149微處理器為核心器件，自帶A／D轉(zhuǎn)換器，完成了數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換功能；擴(kuò)展了USB接口，完成了傳輸功能。選擇1GB的SD卡，完成了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能；擴(kuò)展了液晶顯示器，完成數(shù)據(jù)顯示功能。

結(jié)論

參考文獻(xiàn)