心電圖是心臟疾病診斷的重要工具之一，目前在醫(yī)院臨床中有廣泛的應(yīng)用，給醫(yī)生診斷病癥帶來很大的幫助。傳統(tǒng)的心電儀雖能有效地監(jiān)測心電、降低心臟病患者的死亡率 ，但不能對患者進(jìn)行長時(shí)間的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，而且存在體積大、功耗高、攜帶不便等缺點(diǎn)。鑒于此，本文設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、可靠的便攜式心電儀，能夠在家庭、野外等一些場所對心電進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及原理

　　低功耗便攜式心電儀由MSP430F169、心電信號采集調(diào)理電路、液晶顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、按鍵輸入模塊等組成，如圖1所示。

　　通過以標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)方式I和人體相連的電極取得的心電信號，因?yàn)榄h(huán)境中存在各種干擾（人體自身的肌電干擾，外部的工頻干擾等），所以必須經(jīng)過模擬放大電路的放大、濾波等調(diào)理之后才可進(jìn)入MSP430F169單片機(jī)，利用單片機(jī)內(nèi)部的A/D模塊對模擬信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后存儲數(shù)據(jù)，并在液晶屏上顯示，觀察者可以直觀地看到心電信號波形和每分鐘心跳的次數(shù)。系統(tǒng)采用SD卡來存儲采集的數(shù)據(jù)，采集的心電信號數(shù)據(jù)可以長時(shí)間存儲，這對于心電信號異常且有偶發(fā)性的病人具有重要價(jià)值。系統(tǒng)還可以通過串口把采集的心電信號實(shí)時(shí)傳輸?shù)?a target="_blank">上位機(jī)，由上位機(jī)顯示并進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。

　　1.1 微控制器

　　微控制器采用TI公司的MSP430F169單片機(jī)，它是一款低功耗單片機(jī)，當(dāng)所有器件均采用低功耗模式工作時(shí)，總功率不到1 W，RAM 數(shù)據(jù)保持方式下耗電僅 0.1 ？滋A，活動模式下耗電250 μA/MIPS，特別適合于便攜式設(shè)備；片內(nèi)集成有12 bit A/D轉(zhuǎn)換模塊，4種轉(zhuǎn)換模式，轉(zhuǎn)換速度最快達(dá)到200 Kb/s，足以滿足心電采集的要求。

　　1.2 心電信號調(diào)理電路

　　心電信號調(diào)理電路是本系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)之一，主要由前置放大、高通濾波、50 Hz陷波、低通濾波和后級放大電路組成，如圖2所示。因?yàn)轶w表ECG心電儀一般只有0.05 mV~5 mV，具有微弱和易受干擾等特點(diǎn)， 因此，采用高輸入阻抗、高共模抑制比的差分放大電路進(jìn)行前置放大，以增大輸入阻抗、減少共模信號干擾；帶通濾波電路主要由高通濾波器和低通濾波器組成，通頻帶為0.5 Hz~100 Hz，濾除心電頻率范圍以外的干擾信號；50 Hz 陷波處理器濾除工頻干擾；后級放大器將ECG信號進(jìn)一步放大100倍左右到合適范圍，然后輸出到核心控制器MSP430F169的A/D模塊。

　　1.3 數(shù)據(jù)存儲模塊

　　本系統(tǒng)中使用SD卡存儲采集的心電信號數(shù)據(jù)。SD卡是一種體積小、容量大、性價(jià)比高、訪問接口簡單的存儲卡，具有低功耗、非易失性等特點(diǎn)，被大量應(yīng)用于數(shù)碼照相機(jī)、手機(jī)等便攜式設(shè)備中。使用SD卡可將心電數(shù)據(jù)傳送到功能更強(qiáng)大的PC機(jī)中進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理，其接口電路如圖3所示。其中，DAT0～DAT3為數(shù)據(jù)線，CMD為命令線，CLK為時(shí)鐘線，為存儲模塊提供時(shí)鐘，CD_SW用于控制SD卡的熱插撥。

　　MSP430F169的P1.1～P1.5連接5個(gè)獨(dú)立按鍵，其中4個(gè)用于調(diào)整心電波形顯示的周期和幅值，1個(gè)用于串口數(shù)據(jù)發(fā)送。