便攜式心電圖采集與控制系統設計

　　(2)儀用放大器：根據系統設計要求采用高精度儀用放大器AD620，輸入失調最大為50mV，輸入失調漂移為0.6mV/攝氏度，共模抑制比為120dB(G=10)。該放大器增益范圍為1~10000，其放大增益關系式為：

　　G=1+49.4k/Rg

　　當G=10時，Rg為5.489k，取近似值5.5k。

　　(3)右腿浮地驅動：把混雜在原始心電信號中的共模噪聲提取出來，經過一級反相放大后，再返回到人體，相互疊加，以減少人體共模干擾的絕對值，提高信噪比，主要應用高精度運算放大器OPA4277。

　　高通與低通濾波電路

　　由于心電信號屬于低頻信號，為了去掉高頻干擾，還須通過低通濾波。低通濾波器采用歸一化設計的四階低通濾波，截止頻率為100 Hz，在頻率轉折處有足夠的陡度，避免高頻信號的干擾。考慮到元件的誤差，設定截止頻率為110Hz。低通和高通濾波電路如圖4所示，放大器采用低功耗低噪聲的運算放大器TLC2254。每通道供電電流為35mA。

　　主放、50Hz工頻陷波和電平提升

　　主放電路圖通過調整電位器的阻值PI來設置整個心電放大電路的總增益。主放大器采用低功耗低噪聲的運算放大器TLC2254。雖然前置放大電路對共模干擾具有較強的抑制作用，但部分干擾是以差模信號方式進入電路的，且頻率處于心電信號的頻帶之內，加上其他各種不穩定因素，經放大、低通濾波、高通濾波和主放后，輸出仍存在干擾，必須專門濾除。

　　經過陷波器后的心電信號為雙極性，系統中的MD芯片只能量化單極性信號，所以，通過TLC2254把雙極性信號轉化為單極性信號。

　　LCD 模塊

　　此系統采用MGLS12864 LCD模塊，由于該液晶顯示器沒有內部字符發生器，所以在屏幕上顯示的任何字符、漢字均須事先建立點陣字模庫，然后按圖形方式進行顯示。MGLS12864 模塊與LPC2478 連接，D0～D7 為數據/命令雙向總線，CS 為片選信號，RES 為復位信號，D/I 為數據/命令選擇信號，R/W 為讀寫命令信號，CE為控制允許信號。

　　軟件設計

　　操作系統

　　本系統對數據處理、數據顯示及網絡傳輸需要很高的實時性，一個可靠的RTOS是系統穩定有效運作的保證，所以我們將在LPC2478上移植mC/OS II實時操作系統，用以滿足系統對多線程、硬實時的嚴格要求。

　　mC/OS II是一個成熟穩定的占先式實時內核，基于優先級調度，支持56個用戶任務，提供信號量、郵箱、消息隊列等任務通信機制，能夠極大提高CPU的利用效率。由于基于優先級來執行任務，如果其中一個任務跑飛，其它高優先級則可以通過運行系統的監視程序對其進行修復，因此在高安全性場合具有廣泛的應用。且mC/OS II源碼開放，移植簡單，在基于ARM的32位微處理器中有大量成功的案例。在mC/OS II中，每個任務都是無限循環的，處于5種狀態之一：休眠態、就緒態、運行態、掛起態和中斷態。

　　2.A/D轉換及轉存USB模塊：

　　由前端心電信號放大模塊放大后的心電信號直接送給LPC2478芯片的P0.23引腳進行A/D轉換，經轉換后的數據為無符號32位數據格式，將其放入緩存數組中送給USB進行存儲，并留待給LCD顯示輸出，具體實現過程為：

　　首先，需創建兩個數據緩存區“GcWritFileData[DATA_N]”及“GcReadFileData[DATA_N]”做為“寫文件緩沖區”及“讀文件緩沖區”，初始化mC/OS II操作系統，創建用于處理A/D轉換的任務Task0及用于LCD顯示的任務Task1，啟動多任務環境，在Task0中首先進行硬件平臺的初始化，設置P0.23為AIN0[0]功能，作為A/D轉換的輸入引腳，進行ADC模塊設置，設置轉換時鐘等，采用直接啟動ADC轉換，進行轉換的參考電壓為精密恒壓源提供的2.5V電壓，最后轉換結果保存至“寫文件緩沖區”。接著初始化USB HOST，并創建文件系統任務“OSFileTask”，用“OSFileOpen”函數創建并打開一個命名為“ECD.dat”的文件，通過“OSFileWrite”函數將“GcWritFileData” 寫文件緩沖區的數據寫入到U盤中，并通過其返回值判斷寫文件是否成功，完成寫文件后再使用“OSFileRead”函數將“GcWritFileData” 寫文件緩沖區的數據讀寫到“GcReadFileData” 讀文件緩沖區，再通過寫、讀文件緩沖區數據的比較來確定寫入文件數據是否正確，至此，完成從A/D轉換接收數據及轉存至USB的過程。程序流程圖如圖5所示。