心电采集模块

基于ADS1298和STM32F407的心电采集与显示系统设计

宋勐翔，陈兰岚

（华东理工大学信息科学与工程学院，上海

摘

200237）

要：提出一种以ADS1298芯片及STM32F407为基础的心电采集与显示系统设计思路。在介绍心电信号采集基本

原理的基础上，构建系统的总体框架，阐述基于ADS1298的信号采集、放大电路以及STM32F407接口电路设计，最后应用μC/GUI实现了心电信号在LCD液晶屏上的实时显示。结果表明，该系统为疾病诊断和健康监护中能应用的高精度、便携式、低功耗心电信号采集分析系统奠定了很好的基础。

中图分类号：TN911.7 34

关键词：心电信号采集；ADS1298芯片；STM32F407；μC/GUI

文献标识码：A

文章编号：1004 373X（2015）13 0141 04

Designofelectrocardiogramacquisitionanddisplaysystem

basedonADS1298andSTM32F407

（SchoolofInformationScienceandEngineering，EastChinaUniversityofScienceandTechnology，Shanghai200237，China）

SONGMengxiang，CHENLanlan

Abstract：Theelectrocardiogram（ECG）acquisitionanddisplaysystembasedonADS1298chipandSTM32F407platformisproposed.TheoverallframeworkofthissystemwasbuiltonthebasisofintroducingECGsignalacquisitionfundamental.ThecircuitsofsignalacquisitionandamplificationbasedonADS1298，andtheinterfacecircuitdesignofSTM32F407arediscussed.Thereal timedisplayofECGsignalonLCDisrealizedbyusingμC/GUI.Thisresearchestablishesagoodfoundationforapplyinghighprecision，portableandlow powerconsumptionECGacquisitionanalysissystemindiseasediagnosisandhealthsurveillance.

Keywords：ECGsignalacquisition；ADS1298chip；STM32F407；μC/GUI

0引言

数转换、信号处理与传输等。由于信号的微弱性和干扰的复杂性，信号放大与调理的电路比较复杂，导致体积大、功耗高[2]。由TI公司研发的ADS1298高精度A/D转换芯片将信号的滤波及陷波等处理转移到数字端，并且集成了大部分生物电采集功能，实现了便携式心电信号的采集[3]。本文利用该芯片的高精度性能，以STM32F407为主控芯片，设计一个高集成度的便携式心电采集显示系统。

心电信号属于生物电信号，它是心脏无数心肌细胞电活动的综合反映，其中包含了大量的生理和病理信息。通过对心电信号的研究，可以对心血管疾病的诊断、治疗提供有效的辅助分析手段[1]。其在临床医学和认知科学领域具有重要的科学意义。心电信号具有以下几个主要特点：随机性较强，即信号无法用确定的函数式来描述；噪声背景强，预测的有用信号往往淹没在许多无用信号中；信号频率低。心电信号频率较低，大量的是直流成分，去掉直流，它的主要频率范围是0.05~100Hz，大部分能量集中在0.05~40Hz。

一般心电采集系统主要包括信号放大与调理、模/

1

1.1

系统原理与架构

图1为心电采集原理图。根据国际标准，在人体上系统原理

放置10个电极，分别是4个肢体电极：LA（左臂）、RA（右臂）、LL（左腿）、RL（右腿）和6个胸部电极：V1~V6。计算两肢体间的电位差，进而得到3个双极肢体导联Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ。由于等边三角形的中心为心脏，并与三角形在动状况，但它不能记录单个电极处的电位变化。为了探

收稿日期：2015 01 30

基金项目：上海市大学生创新性实验计划资助项目（S13093）；

国家自然科学基金青年基金资助项目（61201124）；中央高校基本科研业务基金资助项目（WH1414022）

同一平面上，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ导联能很好地反应心脏额面的运