ECG系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)

1、ECG說(shuō)明書(shū)ECG系統(tǒng)概述ECG系統(tǒng)是提供在嵌入式系統(tǒng)下采集心電信號(hào)數(shù)據(jù)的專用系統(tǒng)。ECG系統(tǒng)將信號(hào)發(fā)生器感應(yīng)的數(shù)據(jù)通過(guò)導(dǎo)聯(lián)線傳遞到系統(tǒng)中，因此整個(gè)ECG系統(tǒng)會(huì)被集成一個(gè)整體。ECG系統(tǒng)整體框架信 號(hào) 發(fā) 生 器心 電 采 集 模 塊2440主板串口ECG系統(tǒng)軟件1的正常心電波形。信號(hào)發(fā)生器 按任意按鍵則觸發(fā) 依次是選擇鍵，增加鍵，減少鍵，確認(rèn)鍵。其中選擇 4個(gè)LED管來(lái)顯示4個(gè)代碼，分別代表顯示的內(nèi)容，1代（2是數(shù)值的百位，3代表十位，4代表個(gè)位）LED管右 可以進(jìn)行更改。增加鍵是當(dāng)使用選擇鍵選擇好更改內(nèi)容 使用此鍵進(jìn)行參數(shù)此鍵確認(rèn)后將確認(rèn)參數(shù)的更改，并產(chǎn)生相應(yīng)的波形。信ECG系統(tǒng)詳細(xì)介紹1

2、.信號(hào)發(fā)生器本信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的波形是正常的心電波形，信號(hào)發(fā)生器上有四個(gè)按鍵依次是選擇鍵, 增加鍵，減少鍵，確認(rèn)鍵；信號(hào)發(fā)生器上電后自動(dòng)產(chǎn)生波形 上的LED顯示管若是在5秒內(nèi)沒(méi)有操作按鍵時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉顯示節(jié)省電源， 再次顯示。信號(hào)發(fā)生器上有四個(gè)按鍵， 鍵是用來(lái)選擇要改變的參數(shù)，共有 表波形代碼，2-4代表要更改的參數(shù) 下腳的亮點(diǎn)，表示現(xiàn)在選擇的內(nèi)容； 后，使用此鍵進(jìn)行參數(shù)更改。 減小鍵是當(dāng)使用選擇鍵選擇好更改內(nèi)容后， 更改。確認(rèn)鍵是當(dāng)參數(shù)更改完畢后， 號(hào)發(fā)生器如下圖所示：:|出 & e a *2.導(dǎo)聯(lián)線導(dǎo)聯(lián)線是用來(lái)將信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳送到主板上，由于心電噪聲背景比較強(qiáng) 量條件比較復(fù)雜，

3、因此選擇導(dǎo)聯(lián)線的精度要求較高。導(dǎo)聯(lián)線如下圖所示：3.心電采集模塊采樣模塊是專門(mén)為采樣心電圖而設(shè)計(jì)的，它有八個(gè)差分信號(hào)輸入通道，由于模擬輸入 端具有高達(dá)100M的輸入阻抗，所以它可以直接連接高阻信號(hào)源，模塊以串行方式輸 出采樣的數(shù)據(jù)。具體實(shí)際參數(shù)設(shè)置可參見(jiàn)附錄。系統(tǒng)軟件硬件環(huán)境運(yùn)行環(huán)境：2440開(kāi)發(fā)板（接入電源是12伏） 運(yùn)行操作系統(tǒng)：存儲(chǔ)位置：2G SD卡軟件編程環(huán)境Visual Studio 2008 專業(yè)版軟件編程語(yǔ)言VC+ECG系統(tǒng)軟件簡(jiǎn)單介紹V2其中”Type”下拉列表中是有12組心電圖的波形對(duì)應(yīng)的名稱，分別是 l,llll,avR,avL,avF,V1,V2,V3,V4,V5,V您在

4、測(cè)量顯示波形時(shí)必須要選擇您想看到的波 形的名稱?！?Mode ”下拉列表中顯示了心電圖在Wils on這個(gè)模式下對(duì)應(yīng)的波形，您也必須要選擇該模式，否則系統(tǒng)會(huì)跳出提示框提醒您進(jìn)行選擇?！?Start ”按鈕則是開(kāi)始進(jìn)行心電圖的數(shù)據(jù)采集以及波形圖顯示。” Sto P”按鈕則是停止數(shù)據(jù)采集和波形圖的顯示。ECG系統(tǒng)軟件說(shuō)明ECG系統(tǒng)軟件提供了在 2440開(kāi)發(fā)板能夠進(jìn)行心電圖數(shù)據(jù)采集，波形圖顯示數(shù)據(jù)的一種通道。用戶可以參考，使用該系統(tǒng)可以進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)附錄心電采集模塊手冊(cè)一.模塊簡(jiǎn)介AIKD812-256心電圖采樣模塊是專 門(mén)為采樣心電圖而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，它有八 個(gè)差分信號(hào)輸入通道，由于模擬輸入端 具有高達(dá)

5、100M的輸入阻抗，所以它可 以直接連接高阻信號(hào)源，模塊以串行方 式輸出采樣的數(shù)據(jù)。他是使用精密運(yùn)算 放大器、24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和高速處理器， 配合有效的數(shù)字濾波器算法，使得本產(chǎn) 品非常容易在強(qiáng)噪聲背景、高輸出阻抗 環(huán)境下獲取微小的心電圖信號(hào)。且整個(gè) 電路被封裝在XX 0.381英寸的模塊內(nèi)。二.性能同步12導(dǎo)聯(lián)采樣單5V電源供電信號(hào)地：浮地，等效于右腿啟動(dòng)之直 流電平模擬通道：8通道模擬輸入：差分輸入共模驅(qū)動(dòng)：提取共模信號(hào)，反向 驅(qū)動(dòng)高共模抑制比：110dB （典型值） 高輸入阻抗：100 M Q （典型值） 低等效輸入噪聲：15uV （最大值） 采樣頻率： 數(shù)據(jù)輸出：點(diǎn)/通道 輸出數(shù)據(jù)：頂面

6、2.54(100)2.54(100)AD812-256長(zhǎng)沙愛(ài)康電子有限公司3.81(1500)正面?zhèn)让鎟單位：mm/mil2.54(100)2400點(diǎn)/通道500點(diǎn)/通道或100012位差分輸入范圍：± 8mV輸出方式：串行接口，8位數(shù)據(jù)位,位，非校驗(yàn)內(nèi)置數(shù)字濾波：工頻濾波器：關(guān)閉或陷波頻率50、高通濾波器：時(shí)間常數(shù)、可選 低通濾波器：截止頻率26、36、45、 可選為停止60Hz可選54、60、77、150Hz三.應(yīng)用心電圖機(jī)/工作站腦電圖機(jī)/工作站高阻的小信號(hào)的直接采樣（例如：其它生物體信號(hào)）四.引腳定義引腳的順序跟普通的IC類似，頂面的點(diǎn)狀標(biāo)志對(duì)應(yīng)下方的引腳為1號(hào)引腳。引腳名稱

7、含義引腳名稱含義1XRF右腿驅(qū)動(dòng)15+5V電源，必須是+5V2SH導(dǎo)聯(lián)線屏蔽驅(qū)動(dòng)16+5V電源，必須是+5V3XC6連接C6電極（胸電極）17DGND數(shù)字地4XC1連接C1電極（胸電極）18RXD串口接收端5XC5連接C5電極（胸電極）19TXD串口發(fā)送端6XLF連接LF電極（左腿）20NC必須懸空，不做任何連接7XC4連接C4電極（胸電極）21NC必須懸空，不做任何連接8XLA連接LA電極（左手）22SEL必須接10K電阻上拉到電源9XC3連接C3電極（胸電極）23NC必須懸空，不做任何連接10XC2連接C2電極（胸電極）24NC必須懸空，不做任何連接11XRA連接RA電極（右手）25NC必

8、須懸空，不做任何連接12SH導(dǎo)聯(lián)線屏蔽驅(qū)動(dòng)26NC必須懸空，不做任何連接13AGND模擬地27NC必須懸空，不做任何連接14AGND模擬地28NC必須懸空，不做任何連接五.參數(shù)心電圖采樣模塊的供電應(yīng)該在下表范圍內(nèi)，否則可能引起永久性損壞。除非另外說(shuō)明, 下列參數(shù)的測(cè)試條件為：常溫、+5V供電、屏蔽驅(qū)動(dòng)和右腿驅(qū)動(dòng)均使用。參數(shù)條件最小典型最大單位模擬通道8采樣頻率每個(gè)通道2400Dot數(shù)據(jù)輸出速率每個(gè)通道、不同導(dǎo)聯(lián)體系500/1000Dot數(shù)據(jù)輸出位數(shù)每個(gè)通道12Bit模擬輸入范圍每個(gè)通道-8+8mV頻帶寬度每個(gè)通道150Hz輸入阻抗DC100M Q共模抑制比110dB輸入噪聲15uV工頻濾波器凹

9、口 頻率增益凹口頻率50 （缺?。?、60可選-20dB低頻濾波器時(shí)間常數(shù)、八、（缺?。┛蛇x高頻濾波器截止頻率26、36、45、54、60、77、150 （缺?。┛蛇x電源電壓5V電源電流57mA工頻數(shù)字濾波器在 50Hz和高頻數(shù)字濾波器濾波器在截止頻率45Hz下的模擬結(jié)果如下圖所示，低頻濾波器的測(cè)試方法符合GB1139的要求，在此不重復(fù)敘述。50Hz下的工頻數(shù)字濾波器 濾波器ft=45Hz時(shí)候的高頻數(shù)字濾波器可以看出：工頻數(shù)字濾波器在凹口頻率點(diǎn)的衰減接近 有很好的抑制作用， 下圖說(shuō)明了實(shí)際心電圖的濾波效果， 波形，下圖為濾波后的波形。在強(qiáng)工頻干擾下，對(duì)噪聲信號(hào) 其中上圖為帶有工頻干擾的心電圖六.

10、接口電路心電圖采樣模塊的輸入端可以直接接人體，但是心電圖機(jī)標(biāo)準(zhǔn)要求心電圖機(jī)能防除顫， 所以在模塊輸入端應(yīng)該加放電元件，避免除顫信號(hào)損壞心電圖機(jī)。心電圖采樣模塊以 UART串行方式輸出數(shù)據(jù)，的TTL電平輸出，數(shù)據(jù)格式為8位數(shù)據(jù)位, 1為停止位，非校驗(yàn)，采用 115200的波特率。但是心電圖機(jī)標(biāo)準(zhǔn)UART接口上的隔離是一種最方便物理上，心電圖采樣模塊可以和處理器直接對(duì)接以采樣心電圖信號(hào)， 有安全要求，需要在供電和數(shù)據(jù)鏈路上進(jìn)行電氣隔離。在 廉價(jià)的方式。如下圖所示。圖1模塊連接示意圖0。七.命令描述主機(jī)向心電模塊的命令共20字節(jié)，不需要的附加字節(jié)用填充AIKD（ 0x41，0x49，0x4b，0x4

11、4）+ 命令（1）+ 附加字節(jié)（14） +（0）（ 1）（2）（3）校驗(yàn)和（1）（19）命令分類命令字節(jié)命令描述波形數(shù)據(jù)傳輸命令（送數(shù)命令發(fā)出后，模塊開(kāi)始 連續(xù)送數(shù)據(jù)）0X15第一附加字節(jié)決定傳輸開(kāi)關(guān)0 =停止送數(shù)（上電缺省）1 =按照Wilson導(dǎo)聯(lián)體系開(kāi)始送數(shù)2 =按照Frank導(dǎo)聯(lián)體系開(kāi)始送數(shù)濾波器控制（控制方法見(jiàn)下面說(shuō)明）0X25第一附加字節(jié)：工頻濾波0 =關(guān)，12= 50Hz, 10= 60Hz，缺省=12第二附加字節(jié)：基漂濾波0=，時(shí)間常數(shù)控制，缺省=1 第三附加字節(jié)：肌電濾波0 = 150H Z,截至頻率控制，缺省=0起搏檢測(cè)導(dǎo)聯(lián)（對(duì)帶起搏檢測(cè)的模塊有效）0X26第一附加字節(jié)：導(dǎo)

12、聯(lián)編號(hào)0 7 表小 II、III、C1 C6導(dǎo)聯(lián)復(fù)位命令（此命令讓波形快速?gòu)?fù)位）0X35不使用附加字節(jié)握手命令（用此命令識(shí)別模塊）0X45不使用附加字節(jié)模塊應(yīng)答15字節(jié)(4)(5 18)注意：校驗(yàn)和不對(duì)的命令將被忽略。八.濾波器控制對(duì)應(yīng)“命令描述”中的附加字節(jié)，對(duì)濾波器的控制采用如下方法:數(shù)字濾波器控制方法缺省工頻濾波器第一附加字節(jié)0121012凹口頻率（Hz）關(guān)閉50Hz60Hz低頻濾波器第二附加字節(jié)1246101時(shí)間常數(shù)（s）高頻濾波器第三附加字節(jié)079101215210截止頻率（Hz）150776054453626九數(shù)據(jù)格式2ms發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，每當(dāng)發(fā)出波形數(shù)據(jù)傳輸命令后，模塊連續(xù)上傳采

13、樣的數(shù)據(jù)，每 包16字節(jié)。如果模塊采用 Wils on體系送數(shù)，數(shù)據(jù)包內(nèi)包括II、山、V1-V6導(dǎo)聯(lián)的數(shù)據(jù)，由上位機(jī)計(jì)算I、avR、avL和avF的數(shù)據(jù)，計(jì)算方法見(jiàn)后面的說(shuō)明。如果模塊采用Frank導(dǎo)聯(lián)體系送數(shù)，數(shù)據(jù)包內(nèi)包括前后兩個(gè)點(diǎn)的X、Y Z波形值，XI、Y1、Z1在前，X2、丫2、Z2在后，因此在此方式下，采樣點(diǎn)是1000dot/sF表敘述了數(shù)據(jù)包的組成和含義。心電模塊向主機(jī)的數(shù)據(jù)幀由16個(gè)字節(jié)組成（Wilson導(dǎo)聯(lián)）高2位低6位第0字節(jié)1SELII高字節(jié)第1字節(jié)0D1II低字節(jié)第2字節(jié)0D2III高字節(jié)第3字節(jié)0D3III低字節(jié)第4字節(jié)0D4C1高字節(jié)第5字節(jié)0D5C1低字節(jié)第6字節(jié)0

14、D6C2高字節(jié)第7字節(jié)0D7C2低字節(jié)第8字節(jié)0D8C3高字節(jié)第9字節(jié)0D9C3低字節(jié)第10字節(jié)0D10C4高字節(jié)第11字節(jié)0D11C4低字節(jié)第12字節(jié)0D12C5高字節(jié)第13字節(jié)0D13C5低字節(jié)第14字節(jié)0D14C6高字節(jié)第15字節(jié)0D15C6低字節(jié)心電模塊向主機(jī)的數(shù)據(jù)幀由16個(gè)字節(jié)組成（Frank導(dǎo)聯(lián)）高2位低6位第0字節(jié)1SELX1高字節(jié)第1字節(jié)0D1X1低字節(jié)第2字節(jié)0D2Y1高字節(jié)第3字節(jié)0D3Y1低字節(jié)第4字節(jié)0D4Z1高字節(jié)第5字節(jié)0D5Z1低字節(jié)第6字節(jié)0D6X2高字節(jié)第7字節(jié)0D7X2低字節(jié)第8字節(jié)0D8Y2高字節(jié)第9字節(jié)0D9Y2低字節(jié)第10字節(jié)0D10Z2高字節(jié)第11字

15、節(jié)0D11Z2低字節(jié)第12字節(jié)0D120第13字節(jié)0D130第14字節(jié)0D140第15字節(jié)0D150狀態(tài)位的定義：（SEL決定了其它位的定義）數(shù)據(jù)位SEL=0數(shù)據(jù)位表示的內(nèi)容SEL=1數(shù)據(jù)位表示的內(nèi)容D1RA （0 =正常，1=脫落）工頻濾波器D2 D1D2LA （0 =正常，1=脫落）0 =關(guān)閉，1 = 50Hz, 2 = 60HzD3RF （0 =正常，1=脫落）基漂濾波器D5 D3D4LF （0=正常，1 =脫落）01234D5C1 （0 =正常，1=脫落）（秒）D6C2 （0 =正常，1=脫落）肌電濾波器D8D6D7C3 （0 =正常，1=脫落）0123456D8C4 （0 =正常，1

16、=脫落）關(guān) 263645546077 (Hz)D9C5 （0 =正常，1=脫落）起搏檢測(cè)導(dǎo)聯(lián)D11 D9D10C6 （0 =正常，1=脫落）01234567D11導(dǎo)聯(lián)體系（0=Wilson ,仁Frank）IIIII V1 V2 V3 V4 V5 V6D12基線復(fù)位（0=正常，仁復(fù)位）備用D13起搏信號(hào)（0=無(wú)起搏，1=有起搏）備用D14備用備用D15備用備用Wilson導(dǎo)聯(lián)體系下其它導(dǎo)聯(lián)的計(jì)算方法I = II - IIIII =數(shù)據(jù)包中的II導(dǎo)聯(lián)值 -2048III =數(shù)據(jù)包中的III導(dǎo)聯(lián)值-2048 avR = III）2 - IIavL = II/2 - IIIavF = (II+III

17、)/2V1=數(shù)據(jù)包中的C1導(dǎo)聯(lián)值-2048V2=數(shù)據(jù)包中的C2導(dǎo)聯(lián)值-2048V3=數(shù)據(jù)包中的C3導(dǎo)聯(lián)值-2048V4=數(shù)據(jù)包中的C4導(dǎo)聯(lián)值-2048V5=數(shù)據(jù)包中的C5導(dǎo)聯(lián)值-2048V6=數(shù)據(jù)包中的C6導(dǎo)聯(lián)值-2048十.注意事項(xiàng)1、屏蔽心電圖采樣模塊的輸入阻抗很高，容易受到噪聲的干擾，因此應(yīng)該把輸入回路盡可能屏 蔽，包括模塊外面裸露的小信號(hào)部分，否則噪聲將竄入信號(hào)輸入模塊，使得波形帶有較多的噪聲。屏蔽層接模塊提供的屏蔽驅(qū)動(dòng)信號(hào)，這樣可以得到最佳效果。2、電源心電圖采樣模塊內(nèi)含精密放大器和高精度AD變換器，雖然在電路設(shè)計(jì)的時(shí)候，考慮了對(duì)電源的濾波，并且采用對(duì)電源噪聲不敏感的電路結(jié)構(gòu)，可對(duì)電源仍然有較高的要求，請(qǐng)注意以下幾點(diǎn)：電源應(yīng)該有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，并且有盡可能小的紋波根據(jù)電源噪聲的特點(diǎn)，選擇適合的電源濾波器, 使用高頻磁珠，有大電流器件時(shí)，10K電阻，電阻的功率至少1W，不主張使用在導(dǎo)75V,并且應(yīng)該有相關(guān)的安全認(rèn)證。對(duì)于噪聲的抑制也很有好處，因此必須認(rèn)真考GB9706 的例如使用