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智能应用

一种心脏律动监测仪的工作原理及应用研究

陈小平，张琦，杨小武，龙超，邓盼

（宜宾学院电子信息工程学院，四川宜宾，644000）

基金项目：国家级大创项目——呵护心—心电健康监护系统，项目编号202210641015。

摘要：鉴于目前医院实时长期监测心电仪的费用高和心电图打印及看图的专业性，设计了一种实时心电监护系统，它通过无线方式传输数

据至Android客户端。本设计以STM32单片机、Android客户端为中心。采用IIR数字滤波算法，滤除工频干扰、基线漂移和肌电干扰，从

微弱的电信号中采集心电信号。利用自适应阈值设计有效检测心率数据。在FreeRTOS实时操作系统的帮助下，对心电信号、体表温度、

运动量进行实时采集、滤波和传输。经过反复测试，本次设计在不使用高功率HMI屏的情况下，能持续24小时以上监护人体心电信息，为

患者发现和治疗疾病提供了更多的时间，可以让更多人在家里生活和工作。

关键词：心电监测；STM32单片机；实时操作系统；数字滤波算法

中图分类号：TP23  文献标识码：A

0引言

唯一的缺点就是该器件需要外搭一个高精度ADC采集电路，

在现代生活中，我们越来越重视身体健康和个人数据的这样势必会增加更多麻烦。

监控[1]。据媒体报道就已知的各种疾病中慢性疾病占绝大多方案二：采用ADS1292R。该芯片内部有一个Δ-Σ模/

数，而且其发病率一直居高不下[2]。虽然心脏病发作之前没数转换器ADC，具有与AD8232相似的信号采集电路，也

有任何迹象，但在日常生活中，可以根据自己的心电信号判能在内部进行预处理输出采集的数据，同时其体积小巧，功

断自己是否患病，这也是可以为医生提供一些佐证对治疗心耗低。

脏病有很大帮助。相较之下选择方案二。可以节省外扩ADC电路的麻烦。

随着物联网技术的飞速发展，心脏律动监测仪已不仅仅■1.2温度检测方案

是一个孤立的设备。它能够通过蓝牙、WiFi等无线技术与方案一：使用PTC热敏电阻。具有电路元件简单，经

智能手机、智能穿戴设备等无缝连接，实现数据的实时同步济实惠等优点。但该方案需要外搭运算放大电路和高精度

与云端存储。用户只需轻轻一触，即可随时随地查看自己的ADC电路。同时需要计算温度变化与电压的对应关系，从

心率历史数据。而计算出实际温度值。

本文介绍一种实时心电监护系统，它通过无线方式方案二：使用LMT70芯片。具有高精度，结构简单，

传输数据至Android客户端。本设计由采集端电极片、不需要外搭运算放大电路等优点。但是价格十分昂贵，在实

ADS1292R模块、温度传感器LMT70、STM32单片机、HMI屏、际电路中需要运用一个12位ADC芯片来采集LMT70的电

HC-06模块、MPU6050模块、3.7V锂电池、Android客户压，从而计算出实际温度值。

端等组成。采用IIR数字滤波算法，它能滤除工频干扰、基相较之下选择方案二，因为方案二精度高，虽然价格不

线漂移和肌电干扰，从微弱的电信号中采集心电信号。利用便宜，但是本系统需要高精度测温。

自适应阈值设计有效检测心率数据。在FreeRTOS实时操作■1.3运动量统计方案

系统的帮助下，对心电信号、体表温度、运动量进行实时采集、方案一：采用ADXL202芯片。该芯片是一个双轴加速

滤波和传输。度计集成芯片，通过其采集的加速度信息与人走路时的加速