基于C8051單片機的無(wú)線(xiàn)心電監護系統設計

1 引言
隨著(zhù)經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，健康已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。心臟疾病是危害人類(lèi)健康的一大殺手，其偶然性與突發(fā)性的特點(diǎn)使得心電監護系統具有重要的臨床應用價(jià)值。由于傳統的心電監護儀不能進(jìn)行遠距離的實(shí)時(shí)監護，所以便攜式無(wú)線(xiàn)心電監護系統顯得更加重要。無(wú)線(xiàn)醫療監護系統主要由生理信息與數據采集、無(wú)線(xiàn)數據通信、控制和顯示等單元組成。目前國內已有用于臨床的無(wú)線(xiàn)心電監護產(chǎn)品，但其采用的方案大都是“采集器+發(fā)送器(PDA或手機)”，從成本上看其價(jià)格昂貴；從無(wú)線(xiàn)傳輸方面看，大多是將心電數據以模擬信號傳輸，這必然導致信號在傳輸過(guò)程中發(fā)生失真。此外，由于人體電阻差異導致心電信號在1～10 mV之間變動(dòng)，固定放大倍數系統缺乏適應性。
基于此，這里提出基于C8051F320單片機的無(wú)線(xiàn)監護系統。該系統分為數據采集盒和PC監護終端兩部分。數據采集盒在設計中充分考慮其體積小、功耗低、操作快捷的要求，因此全部采用SMT封裝的元器件；PC監護終端通過(guò)USB接收數據。采用VC++編寫(xiě)顯示、存儲、分析處理和報警等功能程序。實(shí)驗結果表明該系統能滿(mǎn)足病人在100 m范圍內活動(dòng)，并能根據不同病人選擇合適的放大倍數；由于心電信號在數據采集盒內經(jīng)MD轉換器處理后才發(fā)送，信號抗干擾能力更強。

2 系統硬件設計
2．1 系統整體構成
系統南數據采集盒和PC監護終端兩部分構成，見(jiàn)圖1。數據采集盒采用C8051F320單片機為核心采集心電數據并控制程控放大器，采用NRF24L01模塊收發(fā)數據與PC監護終端通信。PC監護終端中 C8051F320單片機通過(guò)NRF24L01模塊接收心電數據并通過(guò)自帶的USB接口將數據送至PC機。

2．2 心電采集與程控放大電路
心電信號屬于微弱信號，由于個(gè)體差異，體表心電信號的測量幅值范圍為 1～10 mV，在測量心電信號時(shí)存在較強干擾，包括測量電極與人體之間構成的化學(xué)半電池所產(chǎn)生的直流極化電壓；以共模電壓形式存在的50Hz工頻干擾；人體運動(dòng)、呼吸引起的基線(xiàn)漂移；肌肉收縮引起的肌電干擾等。針對極化電壓和肌電干擾，采用HOLTER遙測三導連線(xiàn)和一次性心電電極與人體接觸，其中一次性心電電極采用氯化銀和醫用壓敏膠制成，能很好地減小肌電干擾。共模干擾的存在要求前置放大器具有極高共模抑制比(CMRR)，不低于80 dB。根據以上要求，前端放大器采用儀用AD620放大器，放大倍數約50倍；同時(shí)為抑制基線(xiàn)漂移和高頻噪聲的影響，后端電路采用0．05～100 Hz的帶通濾波器進(jìn)一步處理信號進(jìn)行，然后通過(guò)50 Hz的陷波電路再次處理信號。