采用STM32的心电采集系统电路设计

2022-06-07 00:16分类：电路图阅读：

　　心脑血管病类病症早已成为了危害人们身心健康的主要病症之一，而清楚高效的心电图检查为确诊这类病症带来了根据，心电图收集电源电路是心电图收集仪的重要一部分，心电子信号归属于很弱数据信号，其工作频率标准在0.03～100 Hz中间，力度在0～5 mV中间，与此同时心电子信号还夹杂有大批量的电磁干扰，因而，设计方案较好的低通滤波器和挑选适宜的控制板是获得合理心电子信号的重要。根据此，文中设计方案了以STM32 为操纵关键，AD620和OP07为仿真模拟前面的心电图收集仪，本设计方案简易好用，噪音影响获得了合理抑止。

　　主控芯片控制模块电路原理

　　主控芯片组件的STM32F103VET单片机设计是控制板的关键，该单片机设计是ST意法半导体企业生产制造的32位系统性能卓越、成本低和功耗的加强型单片机设计，其核心选用 ARM企业全新生产制造的Cortex—M3构架，最大输出功率72 MHz、512 kB的系统储存空间、64 kB的RAM，八个计时器/电子计数器、2个看门狗1和一个实时时钟RTC，上面集成化通信协议有两个I2C、3个SPI、五个USART、一个USB、一个 CAN、一个SDIO，并集成化有3个ADC和一个DAc，具备一百个I/O端口号。

　　外置运算放大器的设计方案

　　外置运算放大器是脉冲信号收集的前面，也是全部控制电路的重要，它不但规定从身体精确地收集到细小的心电子信号，还需要将电磁干扰降至最少，因为心电子信号归属于音频信号，因此电源电路应选用差动保护变大的构造，与此同时规定系统软件具备高共模抑制比、高输入电阻、低飘移等特性。因而，挑选适宜的运放电路尤为重要，这儿挑选仪用运算放大器 AD620完成外置变大，AD620具备高精密、低噪音、低键入参考点电流量功耗低等特性，使之合适ECG检测仪等诊疗运用。AD620的扩大倍率由1与8脚中间的意见反馈电阻器决策，增益值G=49.4 kΩRG 1，因为心电子信号中带有很大的交流电份量，因而外置运算放大器的扩大倍率不可以过大，在这儿挑选放大概10倍，因而意见反馈电阻器R6取约5 kΩ，为提升线路的共模抑止工作能力，这儿用一个OP07检验R10，R4上的共模数据信号推动输电线屏蔽掉层，清除分布电容。与此同时用另一个OP07运算放大器和 R5，C3，R7构成右脚光耦电路，在R10，R4上检验到的共模数据信号经反相放大器后经R7，意见反馈到人的右脚，进一步抑止了共模数据信号和50 Hz直流影响，这儿右脚推动有一个对交流电流的意见反馈通道，交流电流的影响将会对身体造成伤害，因而在这里要留意搞好绝缘层对策，与此同时维护电阻器R7尽量大，取1 MΩ之上。除此之外系统软件开关电源的不稳定也对心电子信号的收集有很大危害，因而在本体系中，全部运算放大器的开关电源脚都串联2个0.1μF和10μF的电容器退耦，提升操作系统的可靠性，外置运算放大器的原理图如图所示3所显示。

　　图3 外置运算放大器

　　滤波器的设计方案

　　过去置运算放大器輸出的心电子信号还带有很大直流电份量和肌电子信号，基线漂移等影响成份，所需收集的有认真电子信号在0.03～100 Hz范畴中间，因而需设计方案有效的过滤器使该范畴内的数据信号得到充足根据，而该范畴之外的数据信号获得最大限度的衰减系数，这儿选用具备高精密，低参考点，功耗低特性的 2个OP07运算放大器各自构成二阶数字功放高通滤波器和带通滤波器，高通滤波器由C11，C17，R7，R10构成，截止频率f1≈0.03 Hz，带通滤波器由R8，R9，C10，C13构成，截止频率约为f2≈100 Hz，系统软件滤波器的电源电路如图4所显示。