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面向ECG标准导联数据采集系统设计

2018-06-13舒泽芳王娟彭晓珊

现代计算机 2018年14期
关键词:标准系统设计

舒泽芳,王娟,彭晓珊

(1.贵阳学院机械工程学院,贵阳 550005;2.贵阳学院电子与通信工程学院,贵阳 550005)

0 引言

标准导联ECG是医学上常用的心电图导联,其相关信号如QRS波群、P波、R-R间期等信息是诊断心脏疾病的重要依据,传统的心电图机属于机电式,不易于将心电信号数字化;现在主流的光电心电图机其数据已经成数字化,但不易于移植至MATLAB软件进行数据分析和研究。本文提出面向ECG标准导联数据采集系统设计,利用MATLAB平台设计GUI采集界面,采集卡基于STM32F103微控制器设计,利用INA333仪表放大器进行心电信号的滤波和放大。同时实现了心电信号的数据格式转换,将其保存为TXT或者XLS格式,易于在相关分析软件间进行数据交换,以发挥心电数据的潜在价值。

1 系统原理与组成

心电信号属于生物电信号,是心房心室极化和复极化过程在电信号上的表象,其幅值微弱,在10μV~4mV之间;频率范围较低,范围在0.05Hz~100Hz,大部分能量集中在0.05Hz~40Hz。其信噪比低,随机性强,直流成分多[1]。本采集系统针对医学上常用的标准导联,即采集并显示标准导联Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,标准导联电极信号之间的数学关系式如下:

Ⅰ=LA-RA

Ⅱ=LL-RA

Ⅲ=LL-LA

依据标准导联与电极信号之间的数学关系,系统需要采集 LA(左上肢)、RA(右上肢)、LL(左下肢)。根据以上分析,采集系统定义为两部分,采集卡和上位机采集软件。其系统结构示意图如图1所示。

图1 采集系统结构图

二阶有源滤波电路利用INA333芯片完成对原始心电信号的二阶带通滤波放大,放大后由STM32F103微控制器进行ADC转换。上位机采集软件则基于MATLAB平台设计,通过串行UART接口从STM32F103获取各路心电数据。……

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