基于MSP430的心电采集系统

采用仪表放大器和MSP430单片机设计开发了一种简单有效的心电采集测量系统。通过标准2导联，把生物电信号传送到放大器，由于生物电信号比较微弱，信号还需要经过二次放大。利用50Hz陷波器消除工频干扰；使用单片机采集数据；采用单端模式，测量心电信号测量范围0~600mV.可以在12864液晶屏上显示，也可通过串口传送到个人计算机。最后为试验系统编写了上位机程序，该系统可以为医生提供病人的远程参考数据。 本文介绍了一个基于MSP430单片机的心电采集系统，该系统设计简洁而有效，主要用于捕捉和处理人体生物电信号，特别是心电信号。心电采集系统采用了标准2导联方式，通过两个电极收集左右手腕的生物电信号，左脚作为地线，以确保信号传输的准确性。 生物电信号非常微弱，因此系统中采用了仪表放大器，如INA128，来提升信号强度。这种放大器具有高输入电阻和良好的共模抑制能力，能够有效放大微弱的心电信号，并通过调整增益电阻实现增益调节。信号经过初次放大后，还需进一步增强，因此采用了普通同相比例放大器进行二次放大，使信号达到4~5V的水平。 为消除50Hz的工频干扰，系统中设置了50Hz陷波器，这是一种由带通滤波器和相加器组成的电路，能够将50Hz噪声减至最低。通过调整电路参数，可以使得陷波器在50Hz处产生最大的衰减，从而保持心电信号的纯净。经过陷波处理后的信号，一部分送入报警检测电路，另一部分则进入MSP430单片机进行数据处理。 MSP430系列单片机是德州仪器（TI）公司的一款高效、低功耗的16位微处理器，具有丰富的模拟和数字外设。在本系统中，选择了MSP430的2系列，其内置的Σ-Δ（Sigma-delta）模数转换器（ADC）用于对心电信号进行高精度采样。ADC模块包含基准源、可编程增益放大器和温度传感器，能够适应多种测量需求。数据采样率设置为64 Hz，满足心电信号的奈奎斯特定理要求。 采集到的数据通过模拟串口发送至个人计算机，或通过CPLD（复杂可编程逻辑器件）控制显示在12864液晶屏上。为了实现单片机与计算机之间的通信，系统采用了SPI协议，并通过Max232N芯片进行电平转换，以适应RS-232标准的串口通信。 整个系统不仅能够在液晶屏上实时显示心电波形，还能通过串口将数据传输至个人计算机，为医生提供远程参考数据。此外，还设计了上位机程序，以支持数据的分析和存储，进一步提高了系统的实用性和便利性。这个基于MSP430的心电采集系统充分展示了微电子技术在医疗领域的应用潜力，为心脏病的预防和诊断提供了可靠的技术支持。