畢業(yè)論文：基于AVR單片機(jī)心電圖儀的設(shè)計(jì)

1、成 績(jī)： 江西科技師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目（中文）： 基于avr單片機(jī)心電圖儀的設(shè)計(jì) （外文）： ecg based on the design of the avr 院（系）： 通信與電子學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 學(xué)生姓名： 鐘強(qiáng) 學(xué) 號(hào)： 20061680 指導(dǎo)教師： 蔣琴 年 月 日目錄1.引言.1 1.1 心電圖儀的研究現(xiàn)狀.2 1.2 心電圖儀的發(fā)展趨勢(shì).3 1.3 研究心電圖儀的意義.42.簡(jiǎn)易心電圖儀的原理.5 2.1 心電圖儀的工作原理.5 2.2 心電信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理.6 2.3 心電信號(hào)的特征.6 2.3.1 時(shí)域特征.6 2.3.2 頻譜特征.73.基于avr心電圖

2、儀的硬件設(shè)計(jì).7 3.1 心電圖儀的硬件設(shè)計(jì)方案.7 3.2 atmega128單片機(jī)的介紹.8 3.2.1 微處理器的選型.8 3.2.2 微處理器的特點(diǎn).9 3.2.3 atmega128的主要引腳功能.10 3.3 信號(hào)采集電路設(shè)計(jì).11 3.3.1 導(dǎo)聯(lián)通道的選擇.11 3.3.2 差分運(yùn)放的選擇.12 3.3.3 前置放大電路.12 3.3.4 后級(jí)放大電路.13 3.3.5 濾波電路.14 3.3.6 陷波處理電路.15 3.3.7 電平抬升電路.16 3.3.8 電源電路.17 3.4 信號(hào)處理電路設(shè)計(jì).17 3.4.1 處理電路方案.17 3.4.2 存儲(chǔ)電路.18 3.4.3

3、 按鍵電路.18 3.4.4 lcd顯示電路.194.基于avr心電圖儀的軟件設(shè)計(jì).19 4.1 主程序流程.19 4.2 串口初始化.20 4.3 信號(hào)采集程序設(shè)計(jì).20 4.4 液晶顯示程序.21 4.5 按鍵程序.225 結(jié)束語(yǔ).23參考文獻(xiàn).24 基于avr單片機(jī)心電圖儀的設(shè)計(jì)摘要：心電圖是臨床疾病診斷中常用的輔助手段。心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是心電圖檢查儀的關(guān)鍵部件。人體心電信號(hào)的主要頻率范圍為0.05hz100hz，幅度約為04mv，信號(hào)十分微弱。由于心電信號(hào)中通?；祀s有其它生物電信號(hào)，加之體外以50hz工頻干擾為主的電磁場(chǎng)的干擾，使得心電噪聲背景較強(qiáng)，測(cè)量條件比較復(fù)雜。為了不失真地檢出有

4、臨床價(jià)值的干凈心電信號(hào)【1】，往往要求心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有高精度、高穩(wěn)定性、高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲及強(qiáng)抗干擾能力等性能。本設(shè)計(jì)利用avr單片計(jì)和a/d轉(zhuǎn)換以及多路模擬開關(guān)設(shè)計(jì)了一種符合上述要求的多路心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：心電圖儀；信號(hào)采集；信號(hào)處理；atmega128單片機(jī)1. 引言 近幾年來(lái)生物醫(yī)學(xué)測(cè)量與儀器的研究和開發(fā)應(yīng)用發(fā)展十分迅速,其主要發(fā)展趨勢(shì)是: 完善儀器的功能,注意人機(jī)工程的運(yùn)用使測(cè)量?jī)x器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與智能化；發(fā)展無(wú)拘束及適合家庭使用的生物測(cè)量與監(jiān)護(hù)技術(shù)及儀器,例如，適合家庭或個(gè)人使用的心電、血壓、血糖及其他生理、生化參數(shù)的檢測(cè)與記錄技術(shù),以及將這些技術(shù)應(yīng)用于多媒體技

5、術(shù)和高速信息公路相結(jié)合的遠(yuǎn)程醫(yī)療保健系統(tǒng)等。因此,人們希望有一種醫(yī)療儀器,能夠在家里隨時(shí)隨地進(jìn)行心電圖信號(hào)的測(cè)量,并且把心電圖信號(hào)記錄下來(lái),做大概的判斷,在方便的時(shí)候到醫(yī)院讓醫(yī)生作進(jìn)一步的診斷。對(duì)于情況嚴(yán)重的患者或行動(dòng)不便的人,希望能夠利用網(wǎng)絡(luò)通信的先進(jìn)技術(shù), 立即把測(cè)量的心電圖信號(hào)通過(guò)遠(yuǎn)程傳送的方式,傳送到指定的醫(yī)院由醫(yī)生進(jìn)行診斷。作為一個(gè)醫(yī)生,在門診和查病房時(shí),也希望有一個(gè)可以隨身攜帶的心電圖儀器, 方便疾病的快速診斷。隨著生活節(jié)奏的加快, 生活水平和健康意識(shí)的提高, 人們需要隨時(shí)對(duì)心臟進(jìn)行健康監(jiān)護(hù), 并且能在較危急的情況下進(jìn)行及時(shí)的診治。對(duì)慢性病患者來(lái)說(shuō), 如果長(zhǎng)期住在醫(yī)院里接受監(jiān)護(hù)和治

6、療,不僅花費(fèi)高而且給醫(yī)院容量帶來(lái)壓力，所這種以便攜式心電圖儀【2】正是滿足以上趨勢(shì)和需要而設(shè)計(jì)研制的。1.1 心電圖儀的研究現(xiàn)狀 英國(guó)生理學(xué)家einthoven在1887年用毛細(xì)管靜電計(jì)記錄了心動(dòng)電流圖。為了得到更準(zhǔn)確的心電圖信息，從1895年開始他展開了對(duì)心臟動(dòng)作電流的研究，并在德 阿森瓦爾氏的鏡影電流計(jì)基礎(chǔ)上，改進(jìn)了其設(shè)計(jì)方法，提高了心電圖的質(zhì)量。其在1903年設(shè)計(jì)了弦線式電流計(jì)，該弦線式電流計(jì)采用了新的設(shè)計(jì)方法，利用極細(xì)的鍍銀石英絲代替動(dòng)圈，并通過(guò)反射鏡記錄心動(dòng)電流，解決了以前測(cè)量設(shè)備的惰性大，記錄誤差大以及需要繁瑣的數(shù)學(xué)計(jì)算等缺點(diǎn)。同年，他又制定了標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量單位，即心電圖的影線在縱坐標(biāo)上

7、波1cm，代表1mv的電位差，在橫坐標(biāo)上移動(dòng)1cm為0.4秒。這種方法簡(jiǎn)單直觀， 并采用 p、q、r、s、t等字母標(biāo)出心電圖上的各波，這種標(biāo)記方法一致沿用至今。同時(shí)制定了三種標(biāo)準(zhǔn)異聯(lián)系統(tǒng)。在1912年他深入研究了正常心電圖的波動(dòng)范圍后，提出了著名的“愛因托芬三角”理論。總之他對(duì)心電圖的創(chuàng)立及發(fā)展有著不可磨滅的貢獻(xiàn)，被尊稱為“心電圖之父”，1924年eintho ven教授獲得了諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 從此利用心電圖協(xié)助診斷疾病逐漸廣泛應(yīng)用于臨床。隨著社會(huì)的發(fā)展，心電圖檢測(cè)理論越來(lái)越成熟與完善，另外機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的迅猛發(fā)展，帶動(dòng)了醫(yī)療器械發(fā)生了革命性變化，極大的增強(qiáng)了心電圖機(jī)的功能。

8、動(dòng)態(tài)心電圖(dynamic electrocardiography dcg)于1949年由美國(guó)holte首創(chuàng)，故又稱holter心電圖。國(guó)外80年代已在臨床廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)發(fā)展比較晚，近幾年才開始迅猛發(fā)展，該儀器由以前的磁帶式記錄發(fā)展為固態(tài)式記錄、閃光卡記錄，由單導(dǎo)、雙導(dǎo)發(fā)展為12導(dǎo)聯(lián)全記錄。dcg功能強(qiáng)大，能夠連續(xù)記錄24小時(shí)心電活動(dòng)的全過(guò)程，包括休息、活動(dòng)、進(jìn)餐、工作、學(xué)習(xí)和睡眠等不同情況下的心電圖資料，能夠檢測(cè)出心律【3】失常和心肌缺血等一些常規(guī)ecg不易發(fā)現(xiàn)疾病。對(duì)臨床分析病情、確立診斷、判斷療效有重要參考價(jià)值。近半世紀(jì)以來(lái)，動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)設(shè)備更加智能，功能更加完善，類型也越來(lái)越多。1.2 心

9、電圖儀的發(fā)展趨勢(shì) 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)、微電子、機(jī)械電子在醫(yī)療領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，極大的促進(jìn)了心電設(shè)備的發(fā)展。目前各大醫(yī)療器械廠商都投入巨資開發(fā)性能更強(qiáng)、功能更加完善的心電設(shè)備，比如歐姆龍、北京超思、亞新、均在該領(lǐng)域的研究與生產(chǎn)上有所突破。 綜觀當(dāng)前心電檢測(cè)儀器發(fā)展趨勢(shì)，主要向以下幾個(gè)方向發(fā)展：(1) 數(shù)字化 隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)械電子的迅猛發(fā)展，醫(yī)療器械的數(shù)字化程度越來(lái)越高，比如數(shù)字濾波器的使用，極大的降低了心電干擾，提高了心電判斷的準(zhǔn)確率。(2) 無(wú)線化 無(wú)線傳感技術(shù)的發(fā)展能夠促使心電檢測(cè)無(wú)線化，從而擺脫傳統(tǒng)心臟檢測(cè)的繁瑣程序。同時(shí)，能減輕病人的心里緊張程度，實(shí)現(xiàn)心電檢測(cè)的方便性

10、。 (3) 自動(dòng)化 自動(dòng)測(cè)量和分析是醫(yī)療儀器的發(fā)展方向，使醫(yī)療器械智能化是目前醫(yī)療器械設(shè)計(jì)的目標(biāo)之一。(4) 遠(yuǎn)程醫(yī)療 計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速發(fā)展，為遠(yuǎn)程醫(yī)療的實(shí)現(xiàn)提供了可能，將心電數(shù)據(jù)通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸，在遠(yuǎn)端對(duì)心電數(shù)據(jù)加以分析處理并提出診斷結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療。如目前出現(xiàn)的基于gprs網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)就是這個(gè)發(fā)展趨勢(shì)的體現(xiàn)。 總之，科技不斷進(jìn)步，人們的需求也在變化，設(shè)計(jì)符合市場(chǎng)需求的產(chǎn)品是企業(yè)生存的根本，利用高科技帶來(lái)的技術(shù)革命去更新醫(yī)療器械更是一個(gè)巨大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，我們相信，在未來(lái)幾年里，家庭化的監(jiān)護(hù)設(shè)備必將越來(lái)越普及。1.3 研究心電圖儀的意義 心電圖是反映心臟興奮的電活動(dòng)過(guò)程

11、,它對(duì)心臟基本功能及其病理研究方面，具有重要的參考價(jià)值。心電圖可以分析與鑒別各種心律失常；也可以反映心肌受損的程度和發(fā)展過(guò)程和心房、心室的功能結(jié)構(gòu)情況。在指導(dǎo)心臟手術(shù)進(jìn)行及指示必要的藥物處理上有參考價(jià)值。然而，心電圖并非檢查心臟功能狀態(tài)必不可少的指標(biāo)。因?yàn)橛袝r(shí)貌似正常的心電圖不一定證明心功能正常；相反，心肌的損傷和功能的缺陷并不總能顯示出心電圖的任何變化。所以心電圖的檢查必須結(jié)合多種指標(biāo)和臨床資料，進(jìn)行全面綜合分析，才能對(duì)心臟的功能結(jié)構(gòu)做出正確的判斷。心電圖儀是診斷心臟病的重要儀器之一, 微型家用心電圖儀正是面向廣大用戶而設(shè)計(jì)的。其體積較小，攜帶方便，便于出門在外使用；操作簡(jiǎn)單，功能齊全、價(jià)格

12、便宜、功耗低,性價(jià)比高,適于在廣大普通用戶和家庭中推廣應(yīng)用。2. 簡(jiǎn)易心電圖儀的原理2.1 心電圖儀的工作原理簡(jiǎn)易心電圖儀系統(tǒng)主要由前置放大、后級(jí)放大、濾波電路、電壓抬升電路、單片機(jī)模塊、按鍵模塊和lcd顯示模塊構(gòu)成。因?yàn)殡姌O采集的心電信號(hào)參雜著共模信號(hào)，所以需經(jīng)前置放大，進(jìn)行差模信號(hào)放大，去除共模信號(hào)。再經(jīng)后級(jí)放大將心電信號(hào)放大。但放大后的電信號(hào)仍然參雜著電磁干擾和高頻信號(hào)干擾，要進(jìn)行濾波處理。具體操作是先隔直，后低通，再50hz陷波【4】（去工頻干擾）。經(jīng)濾波后的電信號(hào)為雙極性信號(hào)，需抬高，才能進(jìn)行ad采樣。atmega128單片機(jī)對(duì)電壓抬升后的電信號(hào)進(jìn)行ad采樣。系統(tǒng)通過(guò)按鍵電路，來(lái)控制

13、lcd顯示的內(nèi)容。lcd顯示atmega128 電壓抬升電路濾波電路后級(jí)放大前置放大心電信號(hào)按鍵電路 圖21 系統(tǒng)框圖2.2 心電信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理 心臟的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以把心臟看作一個(gè)水泵，能夠不斷地有規(guī)律性的發(fā)生興奮和收縮【5】，從而推動(dòng)著整個(gè)血液的循環(huán)。心電信號(hào)就是有心肌激動(dòng)產(chǎn)生的微小電流，該電激動(dòng)是在心臟機(jī)械收縮之前產(chǎn)生的。圍繞在心臟周圍的組織和體液具有導(dǎo)電性，這些微小電流總和就通過(guò)組織及體液傳導(dǎo)反映到體表上來(lái)。從而造成體表不同點(diǎn)之間的電位差不同，通過(guò)采集這些電位差就可以繪制出心電圖來(lái)。 隨著科技的進(jìn)步，各種尖端檢測(cè)儀器不斷更新，極大的提高了對(duì)心電信號(hào)的研究與分析能力。心電圖是記錄心臟電活動(dòng)

14、狀態(tài)的記錄，包括心臟節(jié)律和頻率以及電壓的高低等信息，可用于診斷各種心律失常、心肌病變、心肌梗塞及心肌缺血等心血管疾病。同時(shí)對(duì)心臟病的診斷和治療也提供了確切的理論依據(jù)。2.3 心電信號(hào)的特征 生物醫(yī)學(xué)信號(hào)都具有信號(hào)強(qiáng)度較弱、背景噪聲較強(qiáng)、頻率范圍一般較低、隨機(jī)性強(qiáng)等特點(diǎn)【5】。當(dāng)今生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理已經(jīng)是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，也是近年來(lái)迅速發(fā)展的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的一個(gè)重要的應(yīng)用方面。心電信號(hào)屬于直接信號(hào)，信源是心臟，具有周期信號(hào)的性質(zhì)，同時(shí)還有非平穩(wěn)的特性，由于干擾因素的存在，心電信號(hào)總是在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)，有時(shí)候也會(huì)隨著某種疾病發(fā)生改變，不同的人，其心電圖的波形有差異，這個(gè)差異有時(shí)還很大，但是，一

15、般正常的心電波形都可以劃分為幾個(gè)部分。 2.3.1 時(shí)域特征 通過(guò)電極對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行提取，可以畫出心電信號(hào)的電壓幅度隨著時(shí)間變化的圖形，即是一個(gè)典型的正常心電波形。信號(hào)的幅度很小，一般為10v4mv，典型值是1mv。 心電信號(hào)是一個(gè)近似周期信號(hào)，它的特點(diǎn)是突變性很強(qiáng)，屬于一種非常典型的具明顯時(shí)頻特性與時(shí)間-尺度特性的生物醫(yī)學(xué)信號(hào)。可以看出心電信號(hào)具有以下特點(diǎn)： (1)微弱性：經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試得出，心電信號(hào)的幅度一般只有0.055mv，均值在1v，很容易受到干擾的影響，極易被淹沒。給信號(hào)的檢測(cè)帶來(lái)了困難。 (2)低頻特性：人體心電信號(hào)頻率比較低，有價(jià)值的頻率范圍一般為0.05100hz，能量大部分集

16、中在0.0540hz。 (3)高阻抗：人體源阻抗一般較大，可達(dá)幾k至幾十k，其作為心電信號(hào)的信號(hào)源，給心電信號(hào)的檢測(cè)帶來(lái)了不利，容易造成心電信號(hào)的誤差和失真。 (4)不穩(wěn)定性：人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各個(gè)器官之間相互協(xié)調(diào)相互影響，又與外部直接接觸，密切聯(lián)系，所以，無(wú)論來(lái)之于內(nèi)部的還是外部的影響，都能引起ecg的變化，導(dǎo)致心電信號(hào)的不穩(wěn)定。因此，在對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、處理與分析時(shí)，要考慮這一特性，并采取相應(yīng)的措施。 (5)隨機(jī)性：人體周圍的環(huán)境非常復(fù)雜，在檢測(cè)時(shí)不可避免的會(huì)受到各種各樣的外界干擾而使心電信號(hào)發(fā)生變化，從而造成心電信號(hào)的隨機(jī)性。不過(guò)，這種隨機(jī)性并不是毫無(wú)規(guī)律可言，通過(guò)對(duì)心臟自發(fā)放電的構(gòu)型進(jìn)行

17、統(tǒng)計(jì)并分析，可以發(fā)現(xiàn)放電的內(nèi)在規(guī)律。所以，在對(duì)ecg的檢測(cè)中，要綜合考慮，既要考慮它的隨機(jī)性，更要重視它的規(guī)律性。2.3.2 頻譜特征 據(jù)nitish.v.thakor等人的研究，直流成分在心電信號(hào)中占的比例很高，濾除直流成分后，頻率主要集中在0.05100hz，可見心電信號(hào)的頻率較低，強(qiáng)度非常微弱，而其中的能量大部分集中在0.0540hz范圍內(nèi)。從功率譜上可以看出，心電信號(hào)的能量大部分集中在qrs【7】期間，該期間的頻率峰值一般是在1020hz之間，在信號(hào)的中、高頻率區(qū)，由于這個(gè)特征在整個(gè)心電信號(hào)圖中非常明顯，因此對(duì)qrs波形的檢測(cè)變得非常容易識(shí)別。3.基于avr心電圖儀的硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)利用

18、高精度通用運(yùn)算放大器ina128對(duì)輸入的心電信號(hào)進(jìn)行放大,再進(jìn)行濾波,濾去高頻生物電,同時(shí)采用右腿屏蔽驅(qū)動(dòng)電路,消除生物電和其它干擾信號(hào)的影響。經(jīng)放大處理后的心電信號(hào)通過(guò)atmega128集成的adc模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),并寫入flash存儲(chǔ)器中。需要時(shí),按回放按鍵,將flash存儲(chǔ)器的數(shù)字信號(hào)讀出來(lái)。考慮到常規(guī)a/d轉(zhuǎn)換功耗較大,系統(tǒng)采用atmega128單片機(jī),atmega128單片機(jī)的a/d采樣精度可達(dá)12位,最高采樣速率可達(dá)200ksps,具有采樣/保持功能的adc,完全能夠滿足心電信號(hào)檢測(cè)要求。其輸入范圍為02.5v,設(shè)計(jì)時(shí)選擇1.5v為參考電壓, 放大后的心電信號(hào)疊加參考電壓大

19、小為1.50.8v, 正好落在atmega128的adc模擬輸入信號(hào)范圍【8】。3.1 心電圖儀的硬件設(shè)計(jì)方案一個(gè)心電數(shù)據(jù)系統(tǒng)的組成框圖,其中心電信號(hào)由專用電極拾取后送入前置放大器初步放大，并在對(duì)各干擾信號(hào)進(jìn)行一定抑制后送入帶通濾波器，以濾除心電頻率范圍以外的干擾信號(hào)。主放大器可將濾波后的信號(hào)進(jìn)一步放大到合適范圍后，再經(jīng)50hz陷波器濾除工頻和肌電干擾，然后將符合要求的心電模擬信號(hào)由模擬輸入端送入高速adc，以進(jìn)行高精度a/d轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)。方案的提出與比較如下：方案一：采用模擬分立元件，可以產(chǎn)生心電波，但采用模擬元件太大，即使方案一使用單片機(jī)電路參數(shù)也與外部元件有關(guān)，外接的電阻電容對(duì)參

20、數(shù)影響很大，在濾波過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很大的干擾，使得輸出不精確，即此電路抗干擾能力低，成本也高；而且靈活性差，不能實(shí)現(xiàn)各種輸出的智能化。方案二：采用以msp430f149為核心，采用ina128芯片作為前置放大，運(yùn)用多級(jí)運(yùn)放電路來(lái)提取信號(hào)。它在一定的程度上可以達(dá)到題目要求。但是，共模抑制比很難達(dá)到發(fā)揮80db以上，而且精確度不高，在以后的輸出中會(huì)出現(xiàn)很多的毛刺。由于這些原因，我們不采用這種方法。 方案三：以為atmega128中心、采用性能優(yōu)良的ad620管作為前置放大，既可以提高放大倍數(shù)，也可以提高共模抵制比、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。然后通過(guò)a/d和d/a轉(zhuǎn)換，輸出給示波器，若合理的選擇器件參數(shù)，可使其輸出

21、波形失真小。所以采用此方案。 系統(tǒng)原理框圖可以用圖3-1表示。整個(gè)系統(tǒng)有以下幾個(gè)部分組成： 采集電路：有前置放大電路、帶通濾波電路、主放大電路和電平抬升電路組成，心電信號(hào)由電極獲取后送入心電采集電路，經(jīng)處理后得到符合要求的心電信息。 （1）處理電路：主要完成對(duì)心電數(shù)據(jù)的采集、濾波、顯示、存儲(chǔ)和傳輸控制。 （2）存儲(chǔ)電路：利用sd卡完成心電數(shù)據(jù)的大容量存儲(chǔ)，并建立文件系統(tǒng)。（3）按鍵電路：完成良好的人機(jī)交互。 （4）顯示電路：實(shí)時(shí)顯示出心電波形和心電相關(guān)信息。 （5）電源電路：設(shè)計(jì)可靠的電源電路，為整個(gè)系統(tǒng)提供電源，降低系統(tǒng)功耗。帶通濾波電路 液晶顯示電路主放大電路電極前置放大電路電極atmeg

22、a128 微處理器 按鍵電路電平抬升電路電極右腿驅(qū)動(dòng)電路sd卡存儲(chǔ)電路電源電路 圖31 系統(tǒng)總體原理框圖該系統(tǒng)總體可分為模擬和數(shù)字兩部分。模擬部分是指前端采集電路，包括前置放大、右腿驅(qū)動(dòng)電路、帶通濾波電路、主放大和電平抬高電路。數(shù)據(jù)處理部分包括a/d轉(zhuǎn)換模塊、atmega128處理器模塊電路、存儲(chǔ)器模塊電路、鍵盤模塊、lcd接口電路、串口通信、電源管理模塊和上位機(jī)管理軟件等。處理流程為：通過(guò)電極提取心電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、濾波等處理后送入atmega128進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，通過(guò)軟件濾波處理后得到光滑、正確的心電信號(hào)數(shù)據(jù)，通過(guò)tft-lcd實(shí)時(shí)顯示波形，并可以進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)上傳。上位機(jī)是一個(gè)數(shù)據(jù)接

23、收系統(tǒng)，能夠完成信號(hào)的接收、分析、顯示及其他處理。3.2 atmega128單片機(jī)的介紹 單片機(jī)系統(tǒng)用于接收心電圖信號(hào)處理電路傳送來(lái)的0-5v電壓信號(hào),把模擬電壓信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào),并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后以圖形的形式在lcd液晶顯示器上顯示, 并且把測(cè)量的心電圖信號(hào)通過(guò)自身的串行口傳送出去。單片機(jī)應(yīng)具有低電壓、低功耗的特點(diǎn),一般8位單片機(jī)能夠滿足要求。lcd液晶顯示器采用點(diǎn)陣式圖形顯示器, 12864點(diǎn)陣的液晶顯示器基本能完整地顯示心電圖的波形,由于該種類型的lcd液晶顯示器本身帶有驅(qū)動(dòng)器, 因此單片機(jī)可以方便地進(jìn)行。3.2.1 微處理器的選型 mcu的選擇主要從以下四個(gè)方面來(lái)考慮： (1)mcu

24、在整個(gè)系統(tǒng)中的所承擔(dān)的任務(wù)復(fù)雜程度：在本設(shè)計(jì)中，mcu要負(fù)責(zé)信號(hào)的采集、信號(hào)的濾波處理、心電波形的顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及通信。 (2)mcu的處理速度：本設(shè)計(jì)中，mcu在進(jìn)行濾波處理的同時(shí)要實(shí)顯示出心電波形，在某些情況下還同時(shí)要與pc機(jī)進(jìn)行通信，因此，處理器要有很高的處理速度。 (3)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)希望盡可能簡(jiǎn)化：一個(gè)系統(tǒng)中所使用的元器件越多、電路結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，則系統(tǒng)的出問(wèn)題的概率越大，可靠性與穩(wěn)定性越差。因此在選擇 mcu 的時(shí)候，希望mcu內(nèi)部集成功能單元越多越好，這樣就能簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，增加系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性。 (4)從控制系統(tǒng)生產(chǎn)成本的角度考慮：在本系統(tǒng)中，由于多試家庭使用及外環(huán)境的不確

25、定性因素較多，萬(wàn)一出現(xiàn)設(shè)備損壞，希望替換成本越低越好，其mcu的成本占了整個(gè)系統(tǒng)的一部分，能夠降低mcu的成本也就能降低系統(tǒng)成本。 綜合以上四個(gè)方面，單片機(jī)的選擇主要考量三個(gè)因素，一是低功耗，系統(tǒng)盡可能采用普通電池供電；二是內(nèi)部資源豐富，可簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，減少不必要的干擾；三是成本低，作為便攜式醫(yī)療設(shè)備，高性價(jià)比是其得以推廣的基礎(chǔ)?；谝陨弦蛩?，本設(shè)計(jì)采用了atmel公司的atmega128作為系統(tǒng)的核心處理器，該處理器可在3.3v電壓下工作，并具有多達(dá)4k的內(nèi)部ram以及ad、spi等資源，非常適合于本系統(tǒng)的開發(fā)。3.2.2 微處理器的特點(diǎn)avr單片機(jī)的主要特點(diǎn)如下： （1) 哈佛結(jié)構(gòu)，具備1

26、mips/mhz的高速運(yùn)行處理能力； （2）超功能精簡(jiǎn)指令集（risc）,具有32個(gè)通用工作寄存器，克服了如8051mcu采用單一acc進(jìn)行處理造成的瓶頸現(xiàn)象。 （3）快速的存取寄存器組、單周期指令系統(tǒng)，大大優(yōu)化了目標(biāo)代碼的大小、執(zhí)行效率，部分型號(hào)flash非常大，特別適用于使用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)。 (4)作輸出時(shí)與pic的hi/low相同，可輸出40ma（單一輸出），作輸入時(shí)可設(shè)置為三態(tài)高阻抗輸入或帶上拉電阻輸入，具備10ma-20ma灌電流的能力。 (5)片內(nèi)集成多種頻率的rc振蕩器、上電自動(dòng)復(fù)位、看門狗、啟動(dòng)延時(shí)等功能，外圍電路更加簡(jiǎn)單，系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。 3.2.3 atmega128的

27、主要引腳功能 avr單片機(jī)的主要引腳功能如下：(1)vcc數(shù)字電路的電源。(2)gnd接地(3)端口a(pa7.pa0)，端口a為8位雙向i/o口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng) 特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。復(fù)位發(fā)生時(shí)端口a 為三態(tài)。(4)端口b(pb7.pb0)，端口b為8位雙向i/o口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。復(fù)位發(fā)生時(shí)端口b為三態(tài)。(5)端口c(pc7.pc0)，端口c

28、為8位雙向i/o口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。復(fù)位發(fā)生時(shí)端口c為三態(tài)。(6)端口d(pd7.pd0)，端口d為8位雙向i/o口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。復(fù)位發(fā)生時(shí)端口d為三態(tài)。(7)端口e(pe7.pe0)，端口e為8位雙向i/o 口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電

29、阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。復(fù)位發(fā)生時(shí)端口e為三態(tài)。(8)端口f(pf7.pf0)，端口f為adc的模擬輸入引腳。如果不作為adc的模擬輸入，端口f可以作為8位雙向i/o口，并具有可編程的內(nèi)部上 拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。復(fù)位發(fā)生時(shí)端口f為三態(tài)。(9)端口g(pg4.pg0)，端口g為5位雙向i/o口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng) 特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電 路拉低時(shí)將輸出電流。復(fù)位發(fā)生時(shí)端口g為三

30、態(tài)。端口g也可以用做其他不同的特殊功能。(10)reset；復(fù)位輸入引腳。超過(guò)最小門限時(shí)間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。門限時(shí)間在p47table19說(shuō)明。低于此時(shí)間的脈沖不能保證可靠復(fù)位。(11)xtal1，反向振蕩器放大器及片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入。(12)xtal2；反向振蕩器放大器的輸出。(13)avcc；avcc為端口f以及adc轉(zhuǎn)換器的電源，需要與vcc相連接，即使沒有使用adc也應(yīng)該如此。使用adc 時(shí)應(yīng)該通過(guò)一個(gè)低通濾波器與vcc連接。(14)aref；ref為adc的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。(15)pen，pen是spi串行下載的使能引腳。在上電復(fù)位時(shí)保持pen為低電平將使器件進(jìn)入spi串

31、行下載模式。在正常工作過(guò)程中pen引腳沒有其他功能。3.3 信號(hào)采集電路設(shè)計(jì) 有前面討論可知,心電信號(hào)是一種低頻率的微弱雙極性信號(hào)，極易受到干擾而導(dǎo)致信號(hào)失真，必須設(shè)計(jì)合理的調(diào)理電路，盡可能的去除干擾以提取有用的信息，為后面的處理電路提供可供采集和分析的信號(hào)源。對(duì)提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性有重要意義。3.3.1 導(dǎo)聯(lián)通道的選擇在前置放大前級(jí)采用類比多工器adg609,考慮到一般生理信號(hào)都屬于差動(dòng)式【9】的，而adg609的類比信號(hào)的輸入范圍介于vss與vdd之間，且有四個(gè)切換對(duì)，可以很輕易地經(jīng)由atmega128的設(shè)定來(lái)更改切換的頻率，除此之外還具有快速切頎時(shí)間（ton75ns max*to

32、ff45ns max）、低啟動(dòng)阻抗、低消耗功率，以上這些特性都符合此設(shè)計(jì)的要求。adg609的真值表如31所示： 表31 adg609的真值表 al a0en通道選擇xx0none00110112101311143.3.2 差分運(yùn)放的選擇 前置放大電路要完成的功能是實(shí)現(xiàn)信號(hào)的差分放大，該部分電路在整個(gè)采集電路中至關(guān)重要，因?yàn)楹罄m(xù)信號(hào)的處理都是以此為基礎(chǔ)的。因此要選擇一款合適的差分運(yùn)放芯片。選擇時(shí)一般考慮以下幾點(diǎn)：(1) 增益由于心電信號(hào)非常微弱,均值在1mv左右,而采集電壓一般要達(dá)到1v左右,所以心電放大倍數(shù)1000倍左右。一般為了抑制零點(diǎn)漂移，提高共模抑制比,應(yīng)該分多級(jí)實(shí)現(xiàn)放大。(2) 頻率

33、響應(yīng)所謂頻率響應(yīng)是指放大器對(duì)不同信號(hào)頻率的反應(yīng)，心電信號(hào)的范圍低于100hz,所以要求放大器要對(duì)此頻率范圍的信號(hào)盡可能不失真的放大出來(lái)?？梢栽O(shè)計(jì)高通、低通濾波器來(lái)壓縮頻帶,濾除該頻帶以外的干擾信號(hào)。必要時(shí)還需要設(shè)計(jì)50hz工頻干擾抑制電路,通過(guò)這樣處理后，得到的信號(hào)才可能有診斷價(jià)值。(3) 共模抑制比電極不對(duì)稱、電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)的干擾都易產(chǎn)生極化電壓，然后通過(guò)放大電路其值極有可能遠(yuǎn)比心電信號(hào)大得多，從而將微弱的信號(hào)淹沒。因此要求放大器有很高的共模抑制比。一般要求要達(dá)到80db以上。 (4) 輸入阻抗心電信號(hào)是微弱的，且具有高阻抗的特性，只有高輸入阻抗才有可能不失真的引出心電信號(hào)，不然由于分壓的因

34、素，會(huì)極大的衰減心電信號(hào)，從而導(dǎo)致無(wú)法正確采集。(5) 低噪聲、低漂移 在心電放大器中，還有兩個(gè)較重要的參數(shù)即噪聲和漂移。在設(shè)計(jì)心電放大器時(shí)應(yīng)盡量選用低噪聲元件，提高輸入阻抗。另外，溫漂會(huì)引入直流電壓增益從而給心電信號(hào)帶來(lái)干擾。因此，選用的放大器要特別注意這兩個(gè)參數(shù)。3.3.3 前置放大電路 心電信號(hào)為一差動(dòng)式信號(hào)并且小于4mv,通常信號(hào)會(huì)先經(jīng)過(guò)第一級(jí)的適當(dāng)放大后,再經(jīng)過(guò)高低通濾波器,采用分級(jí)放大的原因是為了避免直流偏壓經(jīng)過(guò)放大后,造成后級(jí)的電飽和,而使放大后的信號(hào)產(chǎn)生失真.因此為了避免放大器飽和,在這一級(jí)的放大增益應(yīng)該小于30, 一般說(shuō)來(lái)作為前級(jí)放大單元必須具有高輸入阻抗.高共模斥拒比等基本

35、特性,在這里我們采用了低功耗,高精度的儀表放大器-ad620, ad620輸入端采用超處理技術(shù)，具有低輸入偏置電流、低噪音、高精度、較高建立時(shí)間、低功耗等特性，共模抑制比可達(dá)130db，非常適合作為醫(yī)療儀器前置放大器使用。其增益可調(diào)（范圍約11000倍），并可由公式: g1+(51+51)/15=7.2來(lái)確定。為防止前置放大器工作于飽區(qū)和或截止區(qū)，其增益不能過(guò)大。試驗(yàn)表明：10倍左右效果較好。因此,我們采用了此方案。 圖32 前置放大電路圖 3.3.4 后級(jí)放大電路通過(guò)ad620前置放大后的信號(hào)還是很微弱，采用精度較高的op07 對(duì)信號(hào)進(jìn)行后級(jí)放大。后級(jí)放大電路采用二級(jí)同相放大電路，如圖3-3

36、所示。放大倍數(shù)由反饋電阻r6和r7，r8和r9決定。第一級(jí)放大倍數(shù)為：g1=1+r6/r7，第二級(jí)放大倍數(shù)為：g2=1+r8/r9，后級(jí)放大倍數(shù)為g=g1*g2。 圖33 后級(jí)放大電路3.3.5 濾波電路 盡管通過(guò)前面放大電路后，共模信號(hào)被有效的抑制，但由于電極與人體接觸時(shí)，因?yàn)椴煌娜梭w、導(dǎo)線等因素造成的一些不平衡因素依然存在，這些干擾會(huì)對(duì)放大器的工作造成嚴(yán)重的影響，因此，在放大器電路中濾波是很必要考慮的問(wèn)題【10】。根據(jù)心電信號(hào)的頻率特性，濾波電路有三部分組成：隔直電路、二階低通濾波電路和50hz陷波器電路。隔直電路采用最普通的rc電路進(jìn)行隔直。二階低通濾波電路采用塞爾低通濾波器如圖5,濾

37、除高頻干擾信號(hào)。其中r11=r12=150k，c3=c4=0.01f。則濾波器的傳遞函數(shù)為： (1)令s=jw，r11c3=1/w0，則(1)變?yōu)椋?(2) 根據(jù)(2)式可得幅頻響應(yīng)表達(dá)式為： (3) 根據(jù)(3)式，w=w0,則特征頻率為： 。采用有源雙t結(jié)構(gòu)50hz陷波器電路如圖6，來(lái)濾除工頻干擾信號(hào)。雙t電路結(jié)構(gòu)基本是雙對(duì)稱型的，取r13=r14=r15=r16=10k，c5=c6=c7=c8=330nf，最大衰減頻率為：f0=50hz。放大器lf353a用來(lái)加正反饋，以改變阻抗。反饋量由r17和r18的分壓來(lái)決定。取r17=56k，r18=5.1k，則品質(zhì)因素為：q=3。后級(jí)的op07用

38、來(lái)解決前面得陷波電路與后級(jí)電路之間的阻抗變換問(wèn)題通過(guò)電壓跟隨把濾波后信號(hào)傳遞給下一級(jí)電路【11】。 圖34 濾波電路圖 3.3.6 陷波處理電路 工頻干擾是心電信號(hào)的主要干擾，雖然前置放大電路對(duì)共模干擾具有較強(qiáng)的抑制作用，但有部分工頻干擾是以差模信號(hào)方式進(jìn)入電路的，且頻率處于心電信號(hào)的頻帶之內(nèi)，加上電極和輸入回路不穩(wěn)定等因素，前級(jí)電路輸出的心電信號(hào)仍存在較強(qiáng)的工頻干擾，所以必須專門濾除。本論文采用模擬雙t陷波。通過(guò)圖五幅頻特性可知,對(duì)于w=w0的其他頻率方案二信號(hào),通過(guò)雙t網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的負(fù)反饋，因?yàn)殡pt網(wǎng)絡(luò)具有良好的濾波特性，在儀表的電源噪聲濾波電路中獲得了較為廣泛的應(yīng)用，又因?yàn)殡pt網(wǎng)絡(luò)具有比

39、rc串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)更好的選頻特性，故我們選用了此方案。為了防止50hz的工頻對(duì)電路的干擾。對(duì)工頻進(jìn)行陷波提高電路的穩(wěn)定性，利用雙t二階帶阻濾波電路進(jìn)行陷波。電路如下圖所示：根據(jù)理論值：c為1uf，r2=160，r1=16k,r5=r6=2k,r4=4k；在調(diào)試的過(guò)程中，根據(jù)理論值進(jìn)行測(cè)試，陷波頻率偏離原設(shè)計(jì)頻率較遠(yuǎn)在75hz，在電容不變的情況下，經(jīng)過(guò)多次對(duì)電阻調(diào)試，最后選中r2=180，剛好將50hz的中心頻率陷掉，范圍在4853hz之間。達(dá)到題目給定要求。陷波處理電路如35所示： 圖35 陷波電路3.3.7 電平抬升電路 經(jīng)過(guò)一系列信號(hào)調(diào)理后，陷波輸出的心電信號(hào)為交變信號(hào)，而本設(shè)計(jì)中adc08

40、09轉(zhuǎn)換輸入電壓范圍為05v，因此，在送入adc之前還需進(jìn)行電平抬升，放大后的心電信號(hào)電壓大概為-0.5v1.5v，而 a/d的輸入范圍為03.3v，因此需要把信號(hào)抬升，保證能采集到全部的心電信號(hào)。圖36為差分輸入放大電路，輸入信號(hào)反向后與正輸入端的電壓相加，正輸入端的電壓可以通過(guò)p3滑動(dòng)變阻器進(jìn)行調(diào)節(jié)。從而達(dá)到電平抬升的目的。 圖36 電平抬升電路 3.3.8 電源電路 電源電路是整個(gè)系統(tǒng)中十分重要的一環(huán)，隨著便攜式產(chǎn)品的普及，如何降低功耗成為工程師面臨的急需解決的問(wèn)題。如果電源不穩(wěn)定可能造成系統(tǒng)不能正常工作，嚴(yán)重的甚至燒壞芯片引發(fā)事故。因此電源管理越發(fā)顯得重要。 心電采集電路需要土5v電源

41、，atmega128工作電壓為3.3v，負(fù)電壓可以采用icl7660s來(lái)產(chǎn)生，它是電荷泵方式的電壓反轉(zhuǎn)器，外圍只需外接兩只低損耗電容，無(wú)需電感，降低了損耗、面積及電磁干擾。芯片的振蕩器額定頻率為10khz，多用于lcd、儀表中。圖3-7是其典型應(yīng)用。3.3v的電壓采用ams1117產(chǎn)生，其最大的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易用，而且性價(jià)比高，輸入電壓5v12v，直接輸出3.3v。電路如下所示。 icl7660s典型應(yīng)用電路如37所示： 圖37 icl7660s典型應(yīng)用3.4 信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)通過(guò)心電采集電路處理后的信號(hào)符合了采集要求，數(shù)據(jù)處理電路通過(guò)a/d 轉(zhuǎn)換把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理

42、完成后續(xù)復(fù)雜的功能。3.4.1 處理電路方案 心電數(shù)據(jù)處理電路主要完成信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換、濾波、串行通信、液晶顯示、sd卡存儲(chǔ)、鍵盤控制等。電路框圖如圖38所示液晶顯示電路atmega128微處理器按鍵電路 模擬信號(hào)上位機(jī)電源電路sd卡存儲(chǔ)電路 圖38 心電數(shù)據(jù)處理電路圖3.4.2 存儲(chǔ)電路在本心電圖儀中,利用sst39vf080作為單片機(jī)外擴(kuò)展存儲(chǔ)器,存放心電數(shù)據(jù)。sst39vf080的存儲(chǔ)空間最大可達(dá)2mb；芯片的供電范圍為2.7v3.6v,與所選微控制器的相符；工作電流為15ma,未選中時(shí)耗電僅4a,也是典型的低功耗設(shè)備,適于在本系統(tǒng)中應(yīng)用；圖3-9中sst39vf080的ce引腳為片選端,

43、oe為讀操作控制端,we為寫操作控制端, 均為低電平有效。在使用時(shí)通過(guò)置單片機(jī)的p4.4腳為低電平,進(jìn)行選片。同時(shí)通過(guò)控制p4.5及p4.6腳的電平,決定對(duì)存儲(chǔ)器是進(jìn)行讀操作還是寫操作, 兩引腳電平不能同時(shí)有效。d0d7a0-a7a8-a15a16-a19ceoewe p1p2p3p4.o-p4.3p4.4p4.5 p4.6 atmega128 sst39vf0 圖39 存儲(chǔ)電路3.4.3 按鍵電路 lcd液晶顯示器采用點(diǎn)陣式圖形顯示器,12864點(diǎn)陣的液晶顯示器基本能完整地顯示心電圖的波形。本心電圖儀器設(shè)置了三個(gè)鍵,以完成心電信號(hào)的儲(chǔ)存和回放功能。使用按鍵與單片機(jī)的i/o口線直接連接的方法構(gòu)

44、成,采用查詢方式獲得按鍵值。鍵盤硬件電路如圖310所示。按鍵采用獨(dú)立式按鍵。 圖310 鍵盤硬件電路 3.4.4 lcd顯示電路 lcd與msp430f149的接口硬件6如圖3-11所示。lcd采用mzl05-12864模組，它是一塊小型的12864點(diǎn)陣lcd顯示模組。3.3v白色led背光，美觀大方。vccgndsd1clka0/res/csmzl05-12864 vcc p1.0 p1.1 p1.2 p1.3 p1.4atmega128 圖311 lcd顯示電路4. 基于avr心電圖儀的軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用的是模塊化的編程思想，首先設(shè)計(jì)好系統(tǒng)總的軟件流程，然后分別實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各模塊功

45、能。完成硬件電路設(shè)計(jì)和電路板制作后，再進(jìn)行整體調(diào)試。本章主要討論系統(tǒng)軟件在atmega128上的編程與實(shí)現(xiàn)。4.1 主程序流程 主程序流程圖主要完成心電信號(hào)的采集、信號(hào)濾波、rtc模塊、液晶顯示、sd卡文件系統(tǒng)存儲(chǔ)與分析和串口通信等。主流程圖如41所示：ad轉(zhuǎn)換后心電數(shù)字信號(hào) 低通濾波高通濾波sd卡lcd顯示 信號(hào)數(shù)據(jù)保存 信號(hào)波形顯示qrs檢測(cè)信號(hào)分析 分析結(jié)果保存 分析結(jié)果保存 圖4-1 主程序流程圖4.2 串口初始化 心電圖儀采用串口與pc通信，atmega128的串口也有很豐富的功能，這里只用其中一種簡(jiǎn)單的模式，設(shè)置起來(lái)也很方便，不必考慮寄存器，直接填上相應(yīng)的參數(shù)即可。簡(jiǎn)化程序如下：u

46、sart_initstructure.usart_baudrate=115200;/波特率usart_initstructure.usart_wordlength=usart_wordlength_8b；/8位模式 usart_initstructure.usart_stopbits=usart_stopbits_1；/1位停止usart_initstructure.usart_parity=usart_parity_no；/無(wú)較驗(yàn) usart_initstructure.usart_hardware=usart_hardwareflowcontrol_none； usart_initstructure.usart_mode=usart_mode_rx|u