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1、人体心电信号检测电路的设计Design of Human ECG Detection Circuit2015 届 电气与电子工程 学院专 业 电气工程及其自动化 学 号 学生姓名 贾一超 指导教师 王小平 完成日期 2015 年 6 月 10 日石家庄铁道大学毕业设计毕 业 设 计 成 绩 单学生姓名 贾一超 学号 班级 电 1101-4 专业 电气工程及其自动化毕业设计题目 人体心电信号检测电路的设计指导教师姓名 王小平指导教师职称 教 授评 定 成 绩指导教师 得分评阅人 得分答辩小组组长 得分成绩：院长签字：年 月 日毕业设计任务书题目 人体心电信号检测电路的设计学生姓名 贾一超 学号
2、班级 电 1101-4 专业 电气工程及其自动化承担指导任务单位 电气与电子工程学院 导师姓名 王小平 导师职称 教授一、主要内容通过 Multisim 仿真软件设计心电信号调理电路，通过 Protues 设计数码管显示电路，显示心率。二、基本要求1、掌握 Multisim、Protues 仿真软件2、掌握模拟电子技术，数字电子技术基本知识3、设计心电信号调理电路，并显示心率4、设计说明书字数：1 万字以上5、外文翻译：汉字 3000 字以上三、主要的参考文献1、童诗白，华成英. 模拟电子技术基础M北京：高等教育出版社， 20012、阎石.数字电子技术基础M北京：高等教育出版社， 2001四、
3、进度计划第 1 周第 4 周 搜集资料，明确设计思路和方法，撰写开题报告。第 5 周第 8 周 进行相关设计，方案比较，系统设计，中期报告。第 9 周第 12 周 撰写论文第 13 周第 15 周 修改论文，提请初审，准备答辩。教研室主任签字 时间 年 月 日毕业设计开题报告题目 人体心电信号检测电路的设计学生姓名 贾一超 学号 班级 电 1101-4 专业 电气工程及其自动化一、研究背景心脏是人体血液循环的动力泵，心脏搏动是生命存在的重要标志，心脏搏动的节律也是人体生理状态的重要标志之一。心电信号是心脏电活动的一种客观表示方式，它从不同方面和层次上反映了心脏的工作状态。研究心电信号对心脏疾病
4、的临床诊断和治疗具有非常重要的实用价值。心电信号源于人体的一种低频率的微弱信号，信号的采集和分析一直是生物医学工程领域的一个研究热点，其本身也是一项复杂的工程。涉及到降低噪声和抗干扰技术，信号分析和处理技术等不同领域。自 1903 年心电图引入医学以来，无论是在生物医学方面，还是在工程学方面，心电信号的记录、处理与诊断技术均得到了飞速的发展，并积累了相当丰富的资料。当前，心电信号的检测、处理仍然是生物医学工程界的重要研究对象之一。二、国内外现状如今，电子技术与信息技术不断深入发展，研究成果在医疗系统中深入应用。欧美等国家率先提出心电检测设备小型化，家用化和远程监护系统的设想。目前市场上常见的有
5、便携式心电监护仪和心电远程监护系统。便携式心电图仪的设计主要向智能化、系统化和集成化方向发展，心电远程监护系统则沿着网络化和无线移动监护两个方向发展。我国在这方面的研究晚于西方国家，其特点是起步晚，起点高。三、所要进行的主要工作本课题主要工作是针对人体心电信号微弱、低频、易受干扰、不稳定等特点，结合设计要求，设计电路包括三个部分，即心电信号拾取部分，心电信号调理部分和单片机处理部分。其中心电信号调理部分分为信号的放大，滤波和整形。四、预期达到的结果通过示波器显示心电信号的波形。此外将心电信号经过单片机处理能够实现对心率的显示。指导教师签字 时 间 年 月 日摘要心血管类疾病已经成为危害人类健康
6、的主要疾病之一，其发作具有突发性，难以预测性，致残致死高度危险性等特点。目前来说依靠人体心电信号是发现心血管类疾病的主要手段。因此，心电信息连续、准确、实时的采集，可以为心血管类疾病的临床诊断提供重要依据。本文首先分析体表心电信号的特征。人体心电信号十分微弱，心电信号的频率范围为 ，幅度约为 ，此外心电信号中通常还混杂其他生物0.52Hz10uV5m电信号，以及 工频干扰引起的共模信号。心电仪器的重要功能之一是去除心电检测过程的干扰和噪声，心电信号的放大质量影响对人体心脏疾病的诊断。本文针对心电信号的特点，在此基础上提出了心电信号采集系统的总体方案。本系统前端使用差动放大电路进行心电信号高质量
7、提取。系统中间部分为信号调理电路，实现了信号的滤波、降噪、整形，并且利用 Multisim 软件对硬件电路仿真，仿真结果表明电路的放大滤波特性满足课题要求。系统的末端是以 51 单片机为主控芯片，实现了心率的计数与显示。关键词：心电信号；调理电路；51 单片机；心率AbstractFit of cardiovascular diseases expresses outburst, difficult to predictive, high risk of death and disability and cardiovascular diseases have become one of th
8、e major diseases that threaten human health. But the discovery means of cardiovascular diseases mainly depends on electro cardiac signal (ECG signal) now. Therefore, acquisition of ECG information continuously, accurately and real time can provide a significant basis for the clinical diagnosis of ca
9、rdiovascular diseases.This paper first analyses the properties of ECG signal. The ECG signal is the weak signal. The amplitude of the ECG signal is from to ,The frequency changes from10uV5mto .The ECG signal is inundated with 50 electric frequency signal. The 0.5Hz2amplifying quality of ECG signal d
10、irectly influences the function of the instrument and the diagnosis of the heart diseasesThe full attention is paid to the properties of ECG signal and an ECG signal amplifying circuit is designed in this paper. A differential amplifier circuit is designed in the front end to extract high-quality EC
11、G. The signal conditioning circuit is designed in the middle part of the system to filtering, noise reduction and shaping and use Multisim to simulator relevant circuit, the result of Simulator shows that the function of amplifying circuit and filter are very well and it can accomplish the task of t
12、he ECG signal amplifying well. At the end of the system , 51 microcontroller as the main chip to count and display the heart rate.Key words: ECG signal；Signal treatment ；51 microcontroller；Heart rate目录第 1 章 绪论 .11.1 心电信号采集的发展历史 .11.2 心电信号采集的现状 .21.3 课题研究的意义 .3第 2 章 研究基础 .42.1 人体心电信号 .42.1.1 心电信号的产生 .42.1.2 体表心电图 .52.1.3 心电信号的特征 .62.2 心电信号的噪声来源 .62.3 心电导联 .6第 3 章 心电信号检测电路硬件设计 .
