ECG系统说明书

1、ECG说明书j ECG系统概述ECG系统是提供在嵌入式系统下采集心'电信号数据的专用系统。ECG系统将信号发生器感应的数据通过导联线传递到系统中，因此整个ECG系统会被集成一个整体。信号发生器二ECG系统整体框架ECG 系 统 软 件三.ECG系统详细介绍1 .信号发生器本信号发生器产生的波形是正常的心电波形，信号发生器上有四个按键依次是选择键，增加键，减少键，确认键； 信号发生器上电后自动产生波形1的正常心电波形。信号发生器上的LED显示管若是在5秒内没有操作按键时会自动关闭显示节省电源，按任意按键则触发再次显示。信号发生器上有四个按键，依次是选择键，增加键，减少键，确认键。其中选择

2、 键是用来选择要改变的参数，共有4个LED管来显示4个代码，分别代表显示的内容，1代表波形代码，2-4代表要更改的参数（2是数值的百位，3代表十位，4代表个位）LED管右 下脚的亮点，表示现在选择的内容； 可以进行更改。增加键是当使用选择键选择好更改内容 后，使用此键进行参数更改。减小键是当使用选择键选择好更改内容后，使用此键进行参数更改。确认键是当参数更改完毕后，此键确认后将确认参数的更改，并产生相应的波形。信号发生器如下图所示：2 .导联线，测导联线是用来将信号发生器产生的数据传送到主板上，由于心电噪声背景比较强 量条件比较复杂，因此选择导联线的精度要求较高。导联线如下图所示：3 .心电采

3、集模块采样模块是专门为采样心电图而设计的，它有八个差分信号输入通道，由于模拟输入 端具有高达100M的输入阻抗，所以它可以直接连接高阻信号源，模块以串行方式输出 采样的数据。具体实际参数设置可参见附录。4 .ECG系统软件4.1 硬件环境运行环境：2440开发板（接入电源是12伏）运行操作系统：wince5.0存储位置：2G SD卡4.2 软件编程环境Visual Studio 2008 专业版4.3 软件编程语言VC+4.4 ECG系统软件简单介绍其中“ Type”下拉列表中是有12组心电图的波形对应的名称，分别是4.4.111, ,avR,avL,avF,V1,V2,V3,V4,V5,V6

4、,您在测量显示波形时必须要选择您想看到的波形的名称。“ Mode'下拉列表中显示了心电图在Wilson这个模式下对应的波形，您也必须要选择该模式，否则系统会跳出提示框提醒您进行选择。" Start ”按钮则是开始进行心电图的数据采集以及波形图显示。“ Stop”按钮则是停止数据采集和波形图的显示。4.5 ECG系统软件说明ECG系统软件提供了在 2440开发板能够进行心电图数据采集，波形图显示数据的一种通道。用户可以参考，使用该系统可以进行二次开发。顶面3.3s 可附录心电采集模块手册一.模块简介AIKD812-256心电图采样模块是专 门为采样心电图而设计的产品，它有八 个

5、差分信号输入通道，由于模拟输入端 具有高达100M的输入阻抗，所以它可以 直接连接高阻信号源，模块以串行方式 输出采样的数据。他是使用精密运算放 大器、24位模数转换器和高速处理器， 配合有效的数字滤波器算法，使得本产 品非常容易在强噪声背景、高输出阻抗 环境下获取微小的心电图信号。且整个 电路被封装在 1.5 X 1.5 X 0.381英寸的 模块内。性能同步12导联采样单5V电源供电信号地：浮地，等效于右腿启动之直流电平模拟通道：8通道模拟输入：差分输入共模驱动：提取共模信号，反向驱动高共模抑制比：110dB （典型值）高输入阻抗：100 MQ （典型值）低等效输入噪声：15uV（最大值）

6、采样频率：2400点/通道数据输出：500点/通道或1000点/通道输出数据：12位差分输入范围：土 8mV输出方式：串行接口，8位数据位，1为停止位，非校验内置数字滤波：工频滤波器：关闭或陷波频率50、60Hz可选高通滤波器：时间常数 0.3、0.5、0.8、1.6、选低通滤波器：截止频率26、36、45、54、60、77、150Hz 可选三.应用心电图机/工作站脑电图机/工作站 高阻的小信号的直接采样（例如：其它生物体信号）四.引脚定义引脚的顺序跟普通的IC类似，顶面的点状标志对应下方的引脚为1号引脚。引脚名称含义引脚名称含义1XRF右腿驱动15+5V电源，必须是+5V2SH导联线屏敝驱动

7、16+5V电源，必须是+5V3XC6连接C6电极（胸电极）17DGND数字地4XC1连接C1电极（胸电极）18RXD串口接收端5XC5连接C5电极（胸电极）19TXD串口发送端6XLF连接LF电极（左腿）20NC必须悬空，不做任何连接7XC4连接C4电极（胸电极）21NC必须悬空，不做任何连接8XLA连接LA电极（左手）22SEL必须接10K电阻上拉到电源9XC3连接C3电极（胸电极）23NC必须悬空，不做任何连接10XC2连接C2电极（胸电极）24NC必须悬空，不做任何连接11XRA连接RA电极（右手）25NC必须悬空，不做任何连接12SH导联线屏敝驱动26NC必须悬空，不做任何连接13AG

8、ND模拟地27NC必须悬空，不做任何连接14AGND模拟地28NC必须悬空，不做任何连接五.参数心电图采样模块的供电应该在下表范围内，否则可能引起永久性损坏。除非另外说明,卜列参数的测试条件为：常温、+5V供电、屏蔽驱动和右腿驱动均使用。参数|条件最小典型最大单位模拟通道8采样频率每个通道2400Dot数据输出速率每个通道、不同导联体系500/1000Dot数据输出位数一每个通道12Bit模拟输入范围每个通道-8+8mV频带宽度每个通道150Hz输入阻抗DC100MQ共模抑制比110dB输入噪声15uV工频滤波器凹口 频率增益凹口频率50 （缺省）、60可选-20dB低频滤波器时间常数0.3、

9、0.5、0.8、1.6、3.3 （缺省）可选高频滤波器截止频率26、36、45、54、60、77、150 （缺省）可选电源电压4.8555.15V电源电流57mA工频数字滤波器在50Hz和高频数字滤波器滤波器在截止频率45Hz下的模拟结果如下图所示，低频滤波器的测试方法符合GB1139的要求，在此不重复叙述。50Hz下的工频数字滤波器ft=45Hz时候的高频数字滤波器滤波器可以看出：工频数字滤波器在凹口频率点的衰减接近8,在强工频干扰下，对噪声信号有很好的抑制作用，下图说明了实际心电图的滤波效果，其中上图为带有工频干扰的心电图波形，下图为滤波后的波形。UIVI I ' Jfj H 1洲

10、|岫”川 删酬删唧“Il六.接口电路心电图采样模块的输入端可以直接接人体，但是心电图机标准要求心电图机能防除颤， 所以在模块输入端应该加放电元件，避免除颤信号损坏心电图机。心电图采样模块以 UAR伸行方式输出数据，3.3V的TTL电平输出，数据格式为 8位数 据位，1为停止位，非校验，采用 115200的波特率。但是心电图机标准物理上，心电图采样模块可以和处理器直接对接以采样心电图信号,UART接口上的隔离是一种最方便有安全要求，需要在供电和数据链路上进行电气隔离。在 廉价的方式。如下图所示。10K75V导联线10K10K共模驱动5VDCDC电源模块光耦75V.UART电脑或处理器75V安全隔

11、离带图1:模块连接示意图七.命令描述主机向心电模块的命令共20字节，不需要的附加字节用填充0。AIKD （0x41，0x49, 0x4b, 0x44）+ 命令（1）+ 附加字节（14）+ 校验和（1）（0）（1）（2）（3）（4）（518）（19）命令分类命令字节命令描述波形数据传输命令（送数命令发出后，模块开始 连续送数据）0X15A附加字节决定传输开关0 =停止送数（上电缺省）1=按照Wilson导联体系开始送数2 =按照Frank导联体系开始送数滤波器控制（控制方法见卜面说明）0X25A附加字节：工频滤波0 =关，12 = 50Hz, 10= 60Hz,缺省=12第二附加字节：基漂滤波0

12、 = 3.3s ,时间常数控制，缺省=1第三附加字节：肌电滤波0= 150Hz,截至频率控制，缺省=0起搏检测导联（对带起搏检测的模块有效）0X26A附加字节：导联编号0 7 表示 II、III、C1C6 导联复位命令（此命令让波形快速复位）0X35不使用附加字节握手命令（用此命令识别模块）0X45不使用附加字节 模块应答15字节注意：校验和不对的命令将被忽略。八.滤波器控制对应“命令描述”中的附加字节，对滤波器的控制采用如下方法:数字滤波器控制方法缺省工频滤波器A附加字节0121012凹口频率（Hz）关闭50Hz60Hz低频滤波器第二附加字节1246101时间常数（s）3.31.60.80.

13、50.3高频滤波器第三附加字节079101215210截止频率（Hz）150776054453626九.数据格式当发出波形数据传输命令后，模块连续上传采样的数据，每2ms发送一个数据包，每包16字节。如果模块采用 Wilson体系送数，数据包内包括II、III、V1-V6导联的数据，由上位机计算I、avR、avL和avF的数据，计算方法见后面的说明。如果模块采用Frank导联体系送数，数据包内包括前后两个点的X、Y、Z波形值，X1、Y1、Z1在前，X2、Y2、Z2在后，因此在此方式下，采样点是1000dot/s卜表叙述了数据包的组成和含义。心电模块向主机的数据帧由16个字节组成（Wilson导

14、联）高2位低6位第0字节1SELII高字节第1字节0D1II低字节第2字节0D2III高字节第3字节0D3III低字节第4字节0D4C1高字节第5字节0D5C1低字节第6字节0D6C2高字节第7字节0D7C2低字节第8字节0D8C3高字节第9字节0D9C3低字节第10字节0D10C4高字节第11字节0D11C4低字节第12字节0D12C5高字节第13字节0D13C5低字节第14字节0D14C6高字节第15字节0D15C6低字节心电模块向主机的数据帧由16个字节组成（Frank导联）高2位低6位第0字节1SELX1高字节第1字节0D1X1低字节第2字节0D2Y1高字节第3字节0D3Y1低字节1第

15、4字节0D4Z1高字节第5字节0D5Z1低字节第6字节0D6X2高字节第7字节0D7X2低字节第8字节0D8Y2高字节第9字节0D9Y2低字节第10字节0D10Z2高字节第11字节0D11Z2低字节第12字节0D120第13字节0D130第14字节0D140第15字节0D150状态位的定义：（SEL决定了其它位的定义）数据位SEL=0 数据位表示的内容SEL=1 数据位表示的内容D1RA （0=正常，1=脱落）工频滤波器D2D10 =关闭，1 = 50Hz, 2= 60HzD2LA （0 =正常，1=脱落）D3RF （0 =正常，1=脱落）基漂滤波器D5D3012343.3 1.60.8 0.

16、50.3 (秒)D4LF （0 =正常，1 =脱落）D5C1 （0=正常，1 =脱落）D6C2 （0=正常，1 =脱落）肌电滤波器D8D60123456关263645546077 (Hz)D7C3 （0=正常，1 =脱落）D8C4 （0=正常，1 =脱落）D9C5 （0=正常，1 =脱落）起搏检测导联D11D9 01234567IIIII V1 V2 V3 V4 V5 V6D10C6 （0=正常，1 =脱落）D11导联体系(0=Wilson , 1=Frank)D12基线复位（0=正常，1=复位）备用D13起搏彳百号（0-无起搏，1-有起搏）备用D14备用备用D15备用备用Wilson导联体系

17、下其它导联的计算方法I = II-IIIII =数据包中的II导联值-2048III =数据包中的III导联值-2048avR =III/2 - IIavL =II/2 - IIIavF =(II+III)/2V1 =数据包中的C1导联值-2048V2 =数据包中的C2导联值-2048V3 =数据包中的C3导联值-2048V4 =数据包中的C4导联值-2048V5 =数据包中的C5导联值-2048V6 =数据包中的C6导联值-2048十.注意事项1、屏蔽心电图采样模块的输入阻抗很高，容易受到噪声的干扰，因此应该把输入回路尽可能屏蔽，包括模块外面裸露的小信号部分，否则噪声将窜入信号输入模块，使得波形带有较多的噪声。屏蔽层接模块提供的屏蔽驱动信号，这样可以得到最佳效果。2、电源心电图采样模块内含精密放大器和高精度AD变换器，虽然在电路设计的时候，考虑了对电源的滤波，并且采用对电源噪声不敏感的电路结构，可对电源仍然有较高的要求，请注意以下几点：电源应该有足够的驱动能力，并且有尽可能小的纹波根据电源噪声的特点， 选择适合的电源滤波器， 例如使用电源的有高频器件， 应该使用高频磁珠，有大电流器件时，应该使用较大的滤波电容或有源滤波电路等3、 关于除颤建议防除颤电阻置于模块附近， 采用 10K 电阻， 电阻的功