南 阳 理 工 学 院
本科生毕业设计（论文）
学院（系）：电子与电气工程学院 专 业：电气工程及其自动化 学 生： 指导教师：
完成日期 2012 年 5 月
南阳理工学院本科生毕业设计（论文）
基于STM32的便携式心电图仪设计
Design of Portable ECG Device Based on STM32
总计： 毕业设计（论文）25页 表 格： 1 个 插 图 ： 19 幅
南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 设 计（论文）
基于STM32的便携式心电图仪设计
Design of Portable ECG Device Based on STM32
学 院（系）： 电子与电气工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师（职称）：
评 阅 教 师： 完 成 日 期：
南阳理工学院
Nanyang Institute of Technology
基于STM32的便携式心电图仪设计
基于STM32的便携式心电图仪设计
电气工程及其自动化
[摘要] 本系统完成了基于STM32微处理器的心电采集及分析处理系统的方案设计、硬件和软件设计与实现，心电信号采集电路是其关键部分，主要完成信号的正确提取。本系统属于典型的生物医学信号采集处理系统，处理的对象是强噪声背景下的微弱心电信号，噪声和干扰的存在对前端采集电路提出了更高的要求。根据心电信号的特点，选用精密仪表放大器为主要元件设计了前置放大电路。为更好的降低干扰的影响，设计了右腿驱动电路、高通、低通滤波电路以及陷波电路，成功提取了心电信息。心电处理电路通过A/D转换把模拟信号转换成数字信号送至微处理器做进一步处理，该部分电路主要包括STM32处理器电路、LCD接口电路等，选用ST公司的低成本、低功耗的Cortex-M3核处理器STM32F103ZE作为控制核心。
[关键词] 心电采集；滤波电路；共模干扰；STM32
Design of Portable ECG Device Based on STM32
Electrical Engineering and Automation Specialty
Abstract: The system proposed a plan of ECG acquisition,analysis and processing system which based on STM32,and completed its hardware and software design.The core of the system is ECG acquisition circuit,which is to complete the signal extraction. The system is a typical biomedical signal collecting- processing one, which processes weak signals in strong noise background.Because of the impact of noise and interference, the front-end acquisition circuit needs to have higher performance.According to the characteristics of ECG,the precision instrumentation amplifiers are chosen to design the preamplifier circuit. In order to reduce the interference effects, right leg drive circuits, high-pass filter and low-pass filter is designed to extract the ECG signal.Through the A/D converter of ECG processing circuit, analog signals are converted into digital signals,which are sent to the microprocessor for further processing. ECG processing circuit, core of which is a microcontroller of low cost and low power Cortex-M3 by ST, mainly include power management circuits, STM32 processor circuits,LCD interface circuits and so on.
Key words: Ecg acquisition；filter circuit；serial communication； STM32
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基于STM32的便携式心电图仪设计
目 录
1 引言 ..................................................................................................................................... 1 1.1 心电图仪在医学领域中的应用 ..................................................................................... 1 1.2 便携式心电图仪的发展状况 ......................................................................................... 2 2 系统总体设计 ..................................................................................................................... 3 2.1主要功能 ......................................................................................................................... 3 2.2系统设计方案 ................................................................................................................. 4 3 便携式心电图仪的硬件设计 ...................................................................................... 4 3.1最小核心系统的设计 ..................................................................................................... 5 3.1.1处理器的选择 ........................................................................................................... 5 3.1.2最小核心系统电路的设计 ....................................................................................... 6 3.2人机交互界面的设计 ..................................................................................................... 9 3.2.1显示界面设计 ........................................................................................................... 9 3.2.2按键设计 ................................................................................................................. 10 3.3前置放大电路以及右腿驱动电路 ................................................................................11 3.4滤波电路以及陷波电路的设计 ................................................................................... 12 3.5电源电路的设计 ........................................................................................................... 13 4 便携式心电图仪的软件设计 ........................................................................................... 14 4.1软件开发平台 ............................................................................................................... 14 4.2软件系统整体设计 ....................................................................................................... 16 4.2.1软件总体分析 ......................................................................................................... 16 4.2.2 STM32 软件系统设计流程................................................................................... 16 4.2.3软件总体流程图 ..................................................................................................... 17 4.3信号采集程序设计 ....................................................................................................... 18 4.4数字滤波程序设计 ....................................................................................................... 18 4.5液晶程序设计 ............................................................................................................... 19 5 系统调试结果及误差分析 ................................................................................................. 20 5.1调试手段 ....................................................................................................................... 20 5.2测量调试以及分析 ....................................................................................................... 21 5.2.1 采集电路的测试 .................................................................................................... 21 5.2.2 滤波算法测试 ........................................................................................................ 22
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