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心电信号采集和调理电路设计 　　摘要：心电信号是人体重要的生理信号，载有人体心脏传导系统生理、病理信息，对心电信号的监护是临床上进行心脏研究和诊断心血管疾病的重要方法。针对心电信号低频微弱特性，提出了一种基于MSP430超低功耗单片机的便携式心电监护系统的设计方案，给出了心电监护终端硬件结构的总体框架，重点介绍了信号调理电路的设计，包括放大电路、滤波电路及右腿驱动电路的设计。关键词：心电信号；心电监护；MSP430；降噪；信号调理 　　中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)01-0220-03 　　Design of ECG Signal Acquisition and Processing Circuit 　　JING Yan-mei1, WANG Yan-sheng2, HE Wen-xue1 　　(1.College of Physics and Electronic Information, Yunnan Normal University, Kunming 650092, China; 2.Wucheng Primary School , Kunming 650031, Yunnan） 　　Abstract: ECG signal is an important human physiological signal, containing the human cardiac conduction system of physiological and pathological information. The ECG monitoring is an important method performed on the heart study and clinical diagnosis of cardiovascu? lar diseases. Aiming at the weak low frequency characteristic of ECG signals, one kind of portable ECG monitoring system is proposed based on the MSP430 MCU, and the ECG monitoring terminal hardware structure of the framework is given. In this paper, the design of the signal processing circuit is focused on, including an amplifier circuit, filter circuit and the right leg drive circuit design. Key words: ECG; ECG monitor; MSP430; noise reduction; signal processing 　　随着社会的进步、科技的发展及老年化社会的到来，人类的健康观念、健康方式和途径都发生着深刻的转变，心脏保健成为了一个引人注目的社会问题。由于医院传统的心电图仪体积大、成本高，不适宜家庭日常监护使用，因此设计一款便携式、低成本，使用方便的动态心电监护系统具有重要的实际意义和需求。 　　 1设计思想 　　 1.1系统设计 　　基于体积、重量、电池供电等因素考虑，选取的单片机必须是低功耗的[1]。MSP430FG43X单片机是TI专门设计用于人体医学监护（心电、血压、血糖）的单片机。系统采用MSP430FG439微处理器为核心控制芯片，不仅具有MSP430的超低功耗特性，还能大大简化系统设计。心电图（Electrocardiogram ,ECG）信号是通过心电电极探测到生物电流，并通过导联线与心电信号采集器连接，将采集到的模拟电信号转化为数字信号进行计算机分析[2]。系统的主要功能框图如图1所示。 　　图2信号调理电路框图 　　2.1放大器的设计 　　由于心电信号十分微弱，只有0.05―5mv，而且因人而异，从电极采集到的心电信号的峰峰值一般为1mv。为了便于观察和A/D转换，心电信号应尽量不失真地放大到V量级。要想获得用如此高增益的放大器来放大强噪声背景下的低频微弱ECG信号并不是一件容易的事情，考虑到初级放大增益太大会影响电路的直流稳定性，前置放大器将出现饱和现象，因此采用两级放大。 　　2.1.1前端放大电路 　　在心电信号的采集和处理过程中，前置级放大电路设计是整个电路设计的最关键部分[5]，因为它不仅要求在心电信号频率范围内不失真地放大所采集的微弱心电信号，同时要将干扰信号降低到最低水平。任何放大器都会同时放