基于ARM核的單電源心電檢測模塊的實現

本文給出的設計采用單電源供電，可以解決上述問題并降低產品成本，同時該設計還在基于arm核的嵌入式系統中采用了簡單實用的算法，能快速準確定位QRS復波(即計算人的心率)。該設計面向廣大家庭用戶而設計，體積較小，只需要一臺個人電腦與之連接，便可實時地操作、觀測心電信號。

　　心電信號采集系統的基本架構如圖1所示。人體的心電信號經電極和專用導聯線從人體送至系統。通過濾波和放大調節電路，微弱的心電信號被放大到合適的幅值，并處于A/D轉換范圍之內。

圖1：心電信號采集系統的基本架構。

　　系統的控制和數據的處理由ADI公司基于arm7 TDMI核的MCU ADuC7020來完成。這款芯片有豐富的片內外圍電路，處理速度高達40MIPS，A/D轉換速度可達1MSPS，具有很高的性價比。最后將結果由 ADuC7020通過UART口送至計算機，由計算機通過由LabVIEW編寫的界面將結果直觀地顯示出來或存儲下來。圖2是基本的硬件電路圖。

圖2：基本的硬件電路。

　　從人體或是心電信號發生器上采集到的心電信號幅值在0.05～5mV之間(一般為2mV)，頻率在0.05Hz～75Hz之間。心電信號要經過緩沖、匹配電阻網絡、電壓放大和濾波等幾級電路。

　　心電信號首先經過一個兩級的RC低通濾波電路，進入緩沖級。信號進入系統之前，需要除去高頻分量，因此這里設計了一個截止頻率為300Hz的低通濾波器，以保證0.05～75Hz的微弱心電信號不會被衰減。緩沖級由電壓跟隨器組成，它可以提高整個放大電路的輸入阻抗，降低輸出阻抗。為保證差分信號的一致性，應選用集成在芯片上的放大器。匹配電阻網絡通常采用威爾遜電中心端網絡，它通過特定的電阻網絡獲得威爾遜電中心端作為整個ECG系統的參考點。