ECG系统说明书

ECG系统说明书ECG说明书一．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。二．ECG系统整体框架2440主板ECG系统软件心电采集模块信号发生器导联线串口三．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,测量条件比较复杂，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:2GSD卡4.2软件编程环境VisualStudio2008专业版4.3软件编程语言VC++4.4ECG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I,II,III,avR,avL,avF,V1,V2,V3,V4,V5,V6,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。4.5ECG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。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1.5×1.5×0.381英寸的模块内。二．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：100MΩ（典型值）低等效输入噪声：15uV（最大值）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：±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、3.3s可选低通滤波器：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）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导联线屏蔽驱动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导联线屏蔽驱动26NC必须悬空，不做任何连接13AGND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，下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DC100MΩ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、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∞，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。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MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1713526180203_0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UART串行方式输出数据，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。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，但是心电图机标准有安全要求，需要在供电和数据链路上进行电气隔离。在UART接口上的隔离是一种最方便廉价的方式。如下图所示。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）（5－18）（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）0X15第一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（控制方法见下面说明）0X25第一附加字节：工频滤波0＝关，12＝50Hz，10＝60Hz，缺省＝12第二附加字节：基漂滤波0＝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）0X26第一附加字节：导联编号0－7表示II、III、C1－C6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。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第一附加字节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）3.31.60.80.50.3高频滤波器第三附加字节079101215210截止频率（Hz）150776054453626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下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低字节第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[D2…D1]0＝关闭，1＝50Hz，2＝60HzD2LA(0＝正常，1＝脱落）D3RF(0＝正常，1＝脱落）基漂滤波器[D5…D3]012343.31.60.80.50.3(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[D8…D6]0123456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[D11…D9]01234567IIIIIV1V2V3V4V5V6D10C6(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起搏信号(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注意事项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。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，电阻的功率至少1W，不主张使用在导联线上集成该电阻，这时放电管放电电压取75V，并且应该有相关的安全认证。该部分也属于应该屏蔽的区域。关于隔离与电网良好的隔离，不仅是安全的需要，对于噪声的抑制也很有好处，因此必须认真考虑。隔离的效果依赖隔离器件和电路板的工艺，最终让电解质强度和漏电流满足GB9706的安全要求，这时模块会处于良好“浮地”工作状态，可以得到光滑的心电图。电源隔离采用高隔离电压的DCDC，至少应该是4000V，信道隔离一般采用高速数字光耦，例如HCNW136，也可以采用类似AD公司的AduM系列隔离器件，这些器件都有相关的安全认证。