基于MSP430单片机的便携式心电监护仪.pdf

在本篇文章中，介绍了基于MSP430单片机的便携式心电监护仪的设计与实现。MSP430系列单片机是德州仪器（Texas Instruments）推出的一系列低功耗微控制器，广泛应用于便携式电子产品中。本设计旨在通过便携式心电监护仪的开发，实现对心脏病患者心电数据的实时监控，便于患者在任何时间、任何地点进行心脏健康的自我监测，并可通过蓝牙实时将数据传输至手机，方便医疗人员进行远程诊断。 心电监护仪的功能包括实时记录、分析处理心电信号，具有及时预警功能。主要特点包括功耗低、存储量大、显示界面友好，以及具有便携性。使用低功耗设计，采用5V干电池或3.6V锂电池供电，适合长期使用而不必频繁更换电源。此外，监护仪还具备友好的用户操作界面和实时时钟模块，提供了时间日期显示功能。 在硬件设计方面，首先要进行心电信号检测电路的设计。人体心电信号通常非常微弱，幅值大约为1mV，频率范围在0.05Hz至100Hz之间，其中主要能量集中在0.5Hz至20Hz。由于信号微弱，需要通过信号调理电路和模拟到数字（A/D）转换电路对信号进行放大和数字化处理，并由单片机进行后续的数据处理。处理后的心电波形数据将通过液晶显示屏显示，为确保心电信号准确采集，仪器还具备存储功能，用于记录病人心电信号数据。 单片机的选择是本项目的关键之一，要求单片机具备低功耗特性，并能支持至少两倍于心电信号最高频率的采样率，以满足奈奎斯特采样定理的要求。MSP430单片机具有采样频率高、体积小、外围电路简单等特点，此外还内置低压检测电路与热停机保护电路。稳压模块设计为多路输出，以适应不同的电压需求，例如，12伏电压可降为5伏供超声波模块和电机驱动模块使用，降为3.3伏供单片机系统、陀螺仪加速度计模块、显示模块、电机编码模块、蓝牙模块使用。 监护仪的蓝牙模块允许数据实时传输至手机，并在手机端显示、记录数据。通过网络传输功能，患者可以将心电数据发送给医院或医生，实现远程医疗咨询和诊断。 文章中还提及了作者孟宪慧和团队成员安久伏、汤小娇、魏丽、闫晓丽，他们均来自唐山学院，文章是基于学院机电工程系机械工程省级实验教学示范中心资助项目和唐山市科技局课题项目研究成果。 在参考文献部分，文中列出了与本项目相关的研究文献，这些文献涉及了两轮自平衡小车的设计、变结构控制研究等内容，展示了在设计便携式心电监护仪过程中，研究者可能借鉴的相关技术和理论。 文章中提到了单片机在便携式设备中的应用，如两轮自平衡车的硬件系统设计。文中描述了采用STM32F106C8T6型单片机，结合MPU-6050姿态传感器以及卡尔曼滤波算法和PID控制算法，提高了小车的稳定性和控制精度，这同样反映了单片机在控制技术中的重要作用。 总体而言，该便携式心电监护仪的设计和实现，不仅体现了MSP430单片机在低功耗便携式设备中的应用优势，而且展示了如何通过硬件设计和软件算法相结合，来实现对生理信号的准确检测和分析，同时提高了用户的便捷性和医疗数据的实时处理能力。这对于未来医疗健康监测设备的研发具有重要的指导意义。