基于ARM平台的心电信号采集系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于ARM平台的心电信号采集系统，其特征在于，包括可夹持在用户手指或者耳垂上的心率采集模块；心电采集模块；模数转换模块；MCU；上位机。本发明专利技术实现了对心电信号的采集、心电数据的分析、数据传输、波形显示等功能，可扩展性强、实用性强，方便了家庭成员自己采集心电数据，预防心血管疾病。

ECG Signal Acquisition System Based on ARM Platform

【技术实现步骤摘要】
基于ARM平台的心电信号采集系统
本专利技术涉及一种基于ARM平台实现对检测者心电的信号采集的系统，属于医疗健康领域。
技术介绍
随着科技的不断发展，由患者在家庭环境中使用的便携式心电检测系统已经成为国内外研究人员关注的热点。其中国外具有代表性的研究成果有：AMON腕式健康与预警网络监护仪器，该仪器能够对多传感器进行腕式集成化和对生理参数进行实时处理；MyHeart心血管疾病监测智能穿戴系统以及LifeShirt生命衫等。而国内生产的便携式心电检测系统大多数是以OEM方式进行组装的。当前的心电机图多数属于静态EGG系统，且一般造价较贵，多数用于医院。AMON腕式仪器对于老弱病人来说设备过于沉重，且费用高昂，对于大多数用户来说，它的设计和设备本身并不是物有所值。LifeShirt在心电测量中使用的是传统的Ag/AgCI电极，Ag/AgCI电极属于一次性使用的产品，不可重复使用。并且电极内置电解液对皮肤有刺激作用，长时间使用会造成皮肤过敏等症状。
技术实现思路
本专利技术的目的是：更易于使用且安全可靠的心电信号采集系统。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种基于ARM平台的心电信号采集系统，其特征在于，包括：可夹持在用户手指或者耳垂上的心率采集模块，心率采集模块利用光电容积法通过LED照射来计算透光率，从而估算出被测者的心率信号；心电采集模块，心电采集模块将带有一次性电极的ECG传感器直接连接到胸部以检测心脏的心电信号；模数转换模块，用于将心率采集模块采集的心率信号及心电采集模块采集的心电信号转换为数字心率信号及数字心电信号；MCU，用于对接收到的数字心电信号进行滤波、放大处理后发送至显示模块进行显示，同时，用将接收到的数字心率信号上传至上位机；上位机，实时接收MCU发送的数字心率信号，将接收的数字心率信号导入到SQL数据库中，并显示用户的心脏健康状况，从而达到对心血管疾病提前掌控的目的。优选地，所述心率采集模块包括脉冲传感器PulseSensor，脉冲传感器PulseSensor与带有Heart标志的测量面相连，测量面与用户的皮肤相接触，在测量面上开有圆孔，LED灯透过圆孔照射到皮肤上。优选地，所述LED灯的正下方设有环境光线传感器，环境光线传感器与所述MCU相连，MCU根据环境光线传感器采集的信号调节所述显示模块的亮度。优选地，所述MCU与所述上位机之间采用串口转WIFI的通信方式进行数据传输。优选地，所述心电采集模块采用AD8232模拟信息采集模块。本专利技术实现了对心电信号的采集、心电数据的分析、数据传输、波形显示等功能，可扩展性强、实用性强，方便了家庭成员自己采集心电数据，预防心血管疾病。附图说明图1为基于ARM平台的心电信号采集系统的数据流图；图2为LCD初始化过程。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术提供的一种基于ARM平台的心电信号采集系统包括上位机部分及下位机部分。本专利技术的下位机部分以ST公司的STM32F103增强型系列芯片为核心，主要集成了PulseSensor心率信息采集模块、AD8232模拟信息采集模块、SimpleWi-Fi数据通信模块、可触摸式液晶显示模块LCD、五伏电源模块。本专利技术实现了心电图在可触摸式液晶显示模块LCD上实时显示功能和STM32F103增强型系列芯片通过WIFI传输心率信号给上位机部分的功能。心电采集模块：本系统应用于非医院的场合，可移动性要强，体积不能太大，价格也要合理，综合考虑这些因素，本系统采用了AD8232芯片。AD8232芯片将带有一次性电极的ECG传感器直接连接到胸部以检测心脏的跳动。ECG传感器的电极将把心跳这种模拟信号转换为电信号以绘制心电图。心电图可能存在许多噪声，而AD8232单引脚心率监视器可充当运算放大器，以帮助处理器从PR和QT间隔中获取清晰的信号。心率采集模块：本系统采用的心率采集模块是脉冲传感器PulseSensor，脉冲传感器PulseSensor可以连接到STM32F103增强型系列芯片。脉冲传感器PulseSensor的前面是带有Heart标志的测量面，这是接触皮肤的一面。在正面有一个小圆孔，这是LED从后面照射的位置。LED的正下方还有一个小方格，这是一种环境光线传感器，可以在不同光线条件下调节屏幕亮度。这里使用的是绿色LED光源。其工作原理为：运算放大器放大环境光传感器采集的信号，然后微控制器再读取放大后的模拟信号。相较于传统的心率信号采集方法(从被测量者的心电图中提取心率的有效信息和用带有压力传感器的心率测量仪进行测量)，本系统采用的通过LED照射来计算透光率，从而估算出被测者心率的光电容积法，只要将模块夹在病人的手指或者耳垂上即可完成测量，这种方法具有测量简单、准确性高、佩戴方便的特点。显示模块设计：在综合考虑成本、显示效果、体积的基础上选择了4.3寸的LCD显示屏来显示人体的心电数据，该LCD显示模块是基于显示驱动芯片SSD1963而开发的，采用的控制方式是FSMC总线控制方式。本专利技术中LCD初始化流程如图2所示。通信模块设计：考虑到系统的便捷性，又要方便与上位机部分进行数据交互，本系统选用串口转WIFI的通信方式进行数据传输，因此选用了能够将带有串口的嵌入式设备连接到无线网络的SimpleWiFi模块。系统的上位机部分使用的是TCPClient客户端，实现与下位机部分的数据通信。TCPClient客户端实时接收下位机部分发送的心率信号，将接收的数据导入到SQL数据库中，并显示被测者的心脏健康状况，从而达到对心血管疾病提前掌控的设计初衷。上位机部分获取下位机部分发送的心电信号必须要使用某种数据传输方式，考虑到数据传输的速度和设备的可扩展性，使用USART串口是最符合本项目设计要求的。上位机端接收数据选择的是.NET平台，使用WINFORM的SERIALPORT控件，该控件可以对USART进行配置、打开关闭、数据接收和发送。通过串口对数据进行接收，经过解析、滤波、放大后实时显示波形。本系统工作时，心电采集模块AD8232将采集到的模拟信号通过通用输入端口传输至模数转换模块，模数转换模块将心电信号转换成电平信号，MCU再通过算法将数字信号滤波、放大，最后在LCD上显示波形。其次，MCU还实时采集脉冲传感器PulseSensor发送的模拟信息，通过模数转换模块将信息处理成数字信号，通过SimpleWi-Fi模块传输给上位机部分。对于当前心电信号的采集系统造价高昂，且设备过于沉重。本系统下位机部分以低功耗、低成本、高性能为设计原则，采用了AD8232芯片，同时在心电图的绘制过程中，噪声是一个重要的干扰因素，而AD8232芯片单引脚心率监视器可充当运算放大器，帮助处理器从PR和QT间隔中获取清晰的信号。对于心电图成像干扰最大的50HZ噪声，设计了IIR滤波器，通过较低的滤波器阶数(2或者3)满足量级规格，确保零相位传输功能。三联的心电采集和PulseSensor心率数据采集操作更加方便，不会对人体造本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ARM平台的心电信号采集系统，其特征在于，包括：可夹持在用户手指或者耳垂上的心率采集模块，心率采集模块利用光电容积法通过LED照射来计算透光率，从而估算出被测者的心率信号；心电采集模块，心电采集模块将带有一次性电极的ECG传感器直接连接到胸部以检测心脏的心电信号；模数转换模块，用于将心率采集模块采集的心率信号及心电采集模块采集的心电信号转换为数字心率信号及数字心电信号；MCU，用于对接收到的数字心电信号进行滤波、放大处理后发送至显示模块进行显示，同时，用将接收到的数字心率信号上传至上位机；上位机，实时接收MCU发送的数字心率信号，将接收的数字心率信号导入到SQL数据库中，并显示用户的心脏健康状况，从而达到对心血管疾病提前掌控的目的。

【技术特征摘要】
1.一种基于ARM平台的心电信号采集系统，其特征在于，包括：可夹持在用户手指或者耳垂上的心率采集模块，心率采集模块利用光电容积法通过LED照射来计算透光率，从而估算出被测者的心率信号；心电采集模块，心电采集模块将带有一次性电极的ECG传感器直接连接到胸部以检测心脏的心电信号；模数转换模块，用于将心率采集模块采集的心率信号及心电采集模块采集的心电信号转换为数字心率信号及数字心电信号；MCU，用于对接收到的数字心电信号进行滤波、放大处理后发送至显示模块进行显示，同时，用将接收到的数字心率信号上传至上位机；上位机，实时接收MCU发送的数字心率信号，将接收的数字心率信号导入到SQL数据库中，并显示用户的心脏健康状况，从而达到对心血管疾病提前掌控的目的。2.如权利要求1所述的一种基于ARM平台...

【专利技术属性】
技术研发人员：林雪健，陈玮，张灿，李福鹏，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31