基于ARM9的无线多床位心电监护仪的设计

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  • 1 引言

          随着社会生活节奏加快、人口逐渐老龄化,心血管疾病已经成为同前威胁人类生命的丰要疾病之一,此类疾病往往具有突发性、短暂性和危险性的特点,如果不能及时发现并进行治疗将会产生非常严重的后果。心电图是检查.诊断和预防该类疾病的主要手段和依据,对于心肌梗塞、心律失常等症状,心电监护仪的使用贯穿于治疗、康复的整个过程。由于传统的基于PC机平台的心电躲护仪,价格昂贵,体积庞大,不便于移动且主要集中在大医院,给医生和病人带来了很大的不便。因此,为了降低成本、缩小体积,本文设计了一种基于ARM9微处理器的新型便携式多床位遥测心电监护仪。该监护仪采用Samsung公司的一款以ARM920T为控制器内核的16/32位高速处理器S3C2410A芯片作为系统控制核心,利用nRF401无线收发芯片发送和接收心电数据,具有功耗低、体积小、可靠性高、操作简单等优点。

    2 系统结构

         该遥测心电监护仪可同时监护1~12个床位.系统结构框图如图1所示.其中与PC机相连的S3C2410A作为中心躲护端.其功能是传递由PC机发出的命令,与监护各个床位的监护终端进行通信,将各个临护终端所采集到的数据汇总到中心监护端,并通过USB口传递给Pc机。监护一个床位的便携式心电监护终端作为终端节点,功能是采集心电信号,对采集到的数据进行必要的处理,同时当收到中心监护端的命令时,做出回应。

    图1 系统结构框图 

    3 系统硬件设计

          系统硬件设计包括中心监护端的硬件设计和监护一个床位的各个心电监护终端的硬件设计两大部分。中心监护端的硬件设计包括S3C2410A与PC机的连接和nRF401与S3C2410A的连接。由于S3C2410A具有USB设备控制器,因此可通过USB口与PC机相连,并得到5V的T作电压。无线收发芯片nRF401直接与S3C2410A的串口1连接。图2为监护一个床位的心电监护终端硬件电路的结构框图,包括ARM微处理器S3C2410A、心电放大及采集电路、外部扩展的Nand FLash存储器、电源、LCD显示、键盘和nRF401尤线数传模块等。

    3.1心电采集电路

        心电采集电路包括放大器、低通滤波器、50Hz陷波器等。该电路的放大器由差动放大电路和放大级电路两级放大电路组成。导联系统采用通用的二电极方式,右胸上电极及左腹下电极为心电采样电极.右腹下电极为右腿驱动电极。由于采集的心电信号是筹模信号,采用三运放筹动放大电路作为第一级放大电路,增益约为22,再经第二级放大电路,总增益接近1000。由于心电信号属于低频信号,因此,为消除高频信号,本设计了采用了一阶滤波电路的低通滤波器,截止频率为100Hz。为抑制50Hz的工频干扰,还设计了二阶压控电压源带阻滤波器,即50Hz陷波器。

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