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单片机实现三导联远程心电监护.docx
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2022-11-29
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单片机实现三导联远程心电监护.docx
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用单片机实现三导联远程心电监护系统
1 引 言
随着人们生活水平的提高、生活节奏的加快,心血管疾病的发病率
迅速上升,已成为威胁人类身体健康的主要因素之一。而心电图那
么是治疗此类疾病的主要依据,具有诊断可靠,方法简便,对病人
无损害的优点,在现代医学中,变得越来越重要。常规心电图是病
人在静卧情况下由心电图仪记录的心电活动,历时仅为几 s~1 m,
只能获取少量有关心脏状态的信息,所以在有限时间内即使发生心
率失常,被发现的概率也是很低的。因此有必要通过相应的监护装
置对患者进行长时间的实时监护,记录患者的心电数据。又由于心
脏病的发生具有突发性的特点,患者不可能长时间地静卧在医院,
但又需实时得到医护人员的监护,所以研发相应的便携式无线心电
监护产品就显得更加重要。
目前虽说国内已有成型的无线心电监护产品,但其采用的方案大都
是“采集器+发送器〔PDA 或 〕〞,这必然导致其价格昂贵,且 PDA
或 的其他功能对于绝大局部患者完全没有必要,所以到目前为止
国内实用的无线心电监护产品领域还是空白。本文所述的远程心电
监护系统是在医院的提案根底之上,进行充分调研之后设计的总体
方案,主要实现如下功能: 三导联心电信号采集; 无线传输紧急情
况下 40 s 的心电数据及诊断结果; 24 小时心电图连续记录; 通过
高速 USB 上传心电数据至 PC 机; 紧急呼叫。
2 系统总体设计
作为便携式手持远程移动终端,在设计时应充分考虑其体积小,功
耗低,存储容量大和处理速度高的要求,因此在 CPU 的选择上十分
慎重。经过资料收集和反复比拟,最终选择了 Samsung 公司推出的
基于 ARM920T 内核的 S3C2410 处理器,该处理器资料丰富,性价
比高。 采用 RISC 架构的 ARM 微处理器一般具有如下特点: 体积
小,功耗低,本钱低,性能高; 支持 Thumb〔16 位〕/ARM〔32
位〕双指令集; 大量使用存放器,使指令执行速度更快; 寻址方式
灵活简单,执行效率高; 指令长度固定。
可以看出基于 ARM 的嵌入式处理器是便携式手持终端的最正确选
择,所以在设计系统方案时首先定位在该系列处理器上。S3C2410
处理器基于 ARM920T 处理器核,采用 0.18 μm 制造工艺的 32 位微
控制器,采用五级流水线和哈佛结构,最高运行频率为 203 MHz。
该处理器具有:独立的 16 KB 指令 Cache 和 16KB 数据 Cache、
MMU、支持 TFT 的 LCD 控制器、NAND 闪存控制器、3 路 UART、4
路带 PWM 的 Timer、丰富的 I/O 口、8 路 10 位 ADC、Touch
Screen 接口、IICBUS 接口,以及 2 个 USB 主机和 1 个 USB 设备
等丰富的外围设备。
S3C2410 提供了一套较完整的通用外围设备,且使整个系统的功耗
最低,从而免去了添加、配置附加外围接口的麻烦,有效地缩小了
线路板的面积,这也正是本系统选择该处理器的重要原因。 系统的
整体结构如图 1 所示,以 S3C2410 为核心,外扩了 8 MB 的 NOR
FLASH、64 MB 的 NAND FLASH 以及 16 MB 的 SDRAM 等存储芯
片,通过 GPIO 口扩展了键盘、LCD 和蜂鸣器等人机接口单元,对
外提供 USB 和 UART 等通信接口,同时连接了 Siemens 公司的
MC35 模块,以实现无线传输和紧急呼叫功能。从系统的总体功能结
构来看,可将系统划分为 5 个模块:电源模块、心电数据采集模块、
数据无线传输模块、图形用户界面模块、数据存储管理模块。
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