基于MSP430F149的简易心电图仪设计【文献综述】.docVIP

毕业设计文献综述 电气工程与自动化 基于MSP430F149的简易心电图仪设计 随着生活水平的显著提高，人们对健康的关注越来越高了。无论是饮食、家居环境、生活习惯等方面，还是心理、生理方面的健康，人们都投注了很多的目光，越来越多的人希望能够通过简便的方式知道基本的身体状况。因此各类人体生理监护仪开始出现并呈不断的增多的趋势。 心血管疾病是一种常见多发慢性疾病，由于病情隐蔽、发展危险性高等特点，使得心血管疾病成为死亡率最高的疾病之一，为当今社会的第一大健康杀手，及时发现和预防在减少心血管疾病危害中极为重要。而心电图则是治疗此类疾病的主要依据，但是目前由于心电图仪的应用场合的限制和仪器的价格昂贵，使得病人得不到实时监控，这对病人的病情诊断和治疗是极为不利的。 因此，发展一种具有低功耗、便携式、低成本的心电图仪具有重要的意义和广阔的应用前景，其既能够为临床治疗提供有价值的诊断资料，同时对心脏疾病的早期预防和心脏功能的评估也非常有益。 由于心电图已经应用于各个层次的医疗机构的临床和科研中，特别是人们对其的深入认识和广泛用于临床的各个疾病。由于心电图仪的非创伤性和多功能化，使心电图不局限与心脏疾患的范围，而且可用于临床电解质检测，非心脏病的鉴别诊断等。随着人们生活节奏的加快和生活方式的改变，心血管疾病的发病率不断上升，心电图也在今后相当长的时间内更为重要。心电图仪正朝着便携式，低功耗，多通道，数字智能型，网络共享等方向发展。 目前国内各大医疗器械厂商和科研单位都在心电图仪的开发上投入了大量的资源，并且都研发出了各具特色的心电仪产品，但是此类心电图仪还是没有得到很好的普及，究其原因，作者认为存在以下几个方面：体积笨重、不便于携带很难在急求状态下及时进行心电监护工作，而且这些心电图仪产品价格都十分昂贵，只有一些有实力的医院才有能力购买，对于一些规模有限的医疗机构或者个人则是沉重的负担，没有得到良好的普及。 心电信号来源于心脏的周期性电活动。在每个心跳周期中，在心脏窦房结细胞内外首先产生电位变化，这种电位将会通过心肌细胞依次通过心肌细胞向心房和心室传播，并在体表不同部位形成依次有规律的电位变化。 心电信号主要有以下特点：信号弱，信噪比低，它源于人体内部的微弱电信号，它的幅度非常小，属于毫伏级，大约为0.05~5mV；由于心电信号经过金属电极取自人体表面，信号源内阻很大，而且，不同的人，或同一个人自身的差异，会导致阻抗不同，使放大器的输出结果也会有很大的不同；电磁干扰大，只要是工频的50Hz干扰和其他电磁干扰；心电信号频率主要集中在0.05~100Hz，信号频率较低。 放大电路主要由前置放大部分、后级放大部分、滤波电路组成。 单片机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的。近几年，电子产品的低功耗设计越来越受到人们的重视。低功耗成为单片机技术发展的一个显著特点，一些大的单片机厂商都推出了自己的低功耗产品。如Atmel的89C51系列、Intel的80C31系列、Philips的51LPC系列等。随着现代电子技术的发展，有些厂商为了使系统的功耗进一步降低，已经开始研究超低功耗单片机，如EM公司的低功耗8位FLASH单片机EM812和TI公司的MSP430系列16位超低功耗单片机。 MSP430单片机是一种超低功耗的微控制器，可使用电池工作很长时间。MSP430系列是由各种不同的应用模块组合而成的多种型号。MSP430为了实现代码效率最大化，其具有16位的CPU集成寄存器和常数发生器以及16位的体系结构。数字控制振荡器使所有低功耗模式从唤醒到运行模式的唤醒时间小于6us。 MSP430单片机具有超低功耗的原因：首先它MSP430采用1.8~3.3V的电源电压。当时钟在8MHz的时候运行，芯片的电流为200~400uA，在时钟管段模式下，最低电流只有0.1uA；其次，MSP430具有独特的时钟系统设计，具有多个时钟源，包括内部DCO振荡器和外部告诉、低功耗晶体振荡器。CPU和各功能模块所需要的时钟源通过系统时钟模块来产生，时钟源可以在指令的输入下关闭和打开，对总体的功耗实现控制；MSP430单片机具有高效的源程序，其采用精简指令集，具有丰富的寻址方式、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令、大量的寄存器以及片内数据存储器、高效的查表处理指令。 MSP430F149是TI公司的MSP430系列超低功耗微控制器中的一种。它有2个16位定时器、8路快速12位A/D转换器、2通道串行同步/异步通信信号接口和48个I/O引脚等构成的微控制器。其特点如下： 电源电压范围：1.8~3.6V； 超低功耗； 待机模式：1.6uA； 5种省电模式； 关闭模式（RAM保持）：0.1uA； 活动模式：280uA@1MHz，2.2V； 16位RISC结构； 快速唤醒模式（6u