心电与血氧监控系统设计

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1、宁夏理工学院毕业设计摘要心血管疾病是威胁人类健康的主要疾病之一，早期诊断和治疗是预防心脏病的有效途径。20世纪50年代末，美国科学家Holter首先发明了一种心电仪，人们称它为Holter心电仪或叫动态心电仪，这种技术在临床上可实现“长时间”、“动态”记录的心电图，就称为动态心电图。据统计，世界上平均每年约几百万人死于此类疾病。由于心脏病的突发性，通常很多病人是未及时发现病变延误了治疗而最终导致死亡。因此，对心血管疾病的诊断、预防是当今医学必须解决的问题。因此及时、准确和完整得进行心电信号的提取以及血氧信号的检测，并提供有效的辅助分析和诊断手段是一项重要而有意义的研究课题。本系统采用STC12

2、LE5A60S2单片机作为主控器件，利用多传感器采集心电、血氧信号，通过AD转换后，单片机对接受的信号进行处理，对之进行存储、显示、传输，如果处理后出现异常，则发出报警声。关键词：心电；血氧；STC12LE5A60S2单片机；动态心电图IAbstractCardiovascular disease is one of main diseases that threat human healthand the early diagnosis and treatment are effective ways that prevent heart disease。In the late 1950s

3、in U.S. a scientist called Holter have invented the first such dynamic electrocardiogram instrument, people called Holter monitor or Dynamic electrocardiograph, this technology can be realized in clinical long and dynamic of ECG records, known as HOLTER.According to statistics, the worlds annual ave

4、rage of about millions of people died of the disease. Due to the sudden heart disease, many patients are usually not the timely discovery of disease delayed treatment and ultimately lead to death.Therefore, diagnosis, prevention of cardiovascular disease is the medical problems must be solved. There

5、fore, timely, accurate and complete ECG signal extraction and detection of blood oxygen signal, and provides analysis and effective diagnostic tools research subject is an important and significant.This subject uses stc12le5a60s2 single chip as the core device. The whole system mainly displays colle

6、ction, storage, transport, display function for 24-hour uninterrupted ECG signal collection.Keywords:ECG signal；dynamic electrocardiogram；Holter；stc12le5a60s2singlechip；II目录摘要IAbstractII目录III1 绪论11.1课题研究意义11.2国内外研究现状21.3设计主要研究内容与系统总体设计32 心电血氧的产生和特征42.1 体表心电图42.2 各波形的意义42.3 心电的产生52.4常见的心律异常类型及特征62.5

7、心电信号的特征72.6心电信号常见干扰82.7血氧的检测82.7.1血氧指标82.7.2血氧测量原理92.7.3影响测试性能的因素93 心电与血氧检测流程设计103.1 心电信号放大器设计要求103.2电极的选择113.3心电ADC采样流程113.4血氧ADC采样流程144 硬件选择及电路设计174.1 中央处理器及其外围模块174.1.1主控芯片的选型174.1.2 ADC采样模块184.1.3 定时器194.2液晶显示194.3心电模块电路设计204.4血氧模块电路设计215 实物展示25总结与展望26致谢27参考文献28附录129附录231IV1 绪论 早在1887年，Waller用Li

8、ppman所制作的毛细管静电计记录到了体表心电图，而其心电图临床应用则始于1903年。一百多年来，心电学理论不断创新，心电、血氧图仪器不断改进完善，心电与血氧检查内容不断拓展，成为现代化医院四大常规诊疗技术之一。心电与血氧机也朝数字化、网络化、便携化方向发展，是生物医学工程界重要研究方向之一。1.1 课题研究意义心血管疾病一直以来严重危害人类健康，具有突发性、短暂性和危险性的特点。 心电监护仪可实时监测病人的心电信息，是医生了解病人的病情及其发展的有力工具之一。不仅仅是针对心血管疾病，随着现代医疗的发展，生命信息监护已经广泛应用于临床，监护仪的使用应贯穿于治疗、康复的整个过程。这个过程中病人有

9、不可避免的转移和移动，因此有必要设计一种能长时间随身携带的多参数监护仪来测量和分析病人的实时状况，当出现异常现象时发出报警信号，以便采取及时的抢救措施。现在一些大型医院的无线监护系统价格昂贵，广大中小医院无力购买。目前市场上虽然有不少功能强大的心电监护仪，可以集实时监测、网络连接、处理分析、结果打印等功能于一体，但相对来说重量体积较大，并且数据大都为有线传输，给医护人员和患者带来了不便。 该设计在开发适用于广大中小医院、社区和家庭的多功能无线多参数监护系统，以缓解医疗资源与病人需求之间的矛盾。本设计出一个能同时实现心电、血氧功能的无线多参数监护系统，该系统通过在人体的相应部位设置探头，进行非侵

10、入式的生理监测，并对生理参数信号（心电、血氧、血压）进行实时采集、处理和传输。根据这些信号计算出所需参数，并通过中央监护软件进行实时处理和显示。旨在通过对本课题的研究，掌握心电信号及血氧、血压等人体生理信号的采集、分析处理技术，以及它们在医用电子设备中的应用。 该无线移动式三导联心电血压血氧连续监护和自动分析系统是一款集心电图自动诊断功能和血氧、血压实时监测功能于一体的多床位集中监护和智能分析系统。该系统的主要特点是多功能、小型化、便携式、数字化的设计。采用监护方式，可自动计算心率、R-R 间期、PR 间期、QT/QTc间期、QRS 时限和ST 段偏移量等心电图参数。能够实时准确监测血氧饱和度

11、、脉搏波、等重要生理参数。该系统可准确稳定的实现心电、血氧、血压的实时监护功能，当数据信号消失或者出现数据异常时，可自动启动声光报警。相当于集心电图机、血氧血压监护仪和佩戴式心律失常分析仪于一体的多床位智能化监护系统。随着微处理机技术、微电子技术的迅速发展，研制一种既能自动检测、存储心电信号，能对其进行实时监视，又可对其进行回放分析的低成本动态心电监测、监护及回放分析系统己经成为可能。1.2 国内外研究现状国内外许多研究者在无线监护技术的临床应用研究中，以及将其推广到社区、家庭医疗等方面做了不少工作。但他们大都使用需要支付认证费用的蓝牙技术，并通过单片机控制无线收发模块。无线监护技术的临床应用