心电采集模块

测心脏某一局部区域电位变化，Wilson提出了单极胸导联的连接方式[4]，将探查电极V1~V6安放在靠近心脏的胸壁上，参考电极置于Wilson中心电端（WCT），分别计算V1~V6与WCT之间的电位差，来反映心脏局部电位的变化。R为平衡电阻，平衡三个肢体端与心脏间的电阻，阻值在5~300kΩ之间。RLD为右腿驱动，是抑制电源及其他共模干扰的一种方式[5]，其本质上是一个负反馈，实现方法是将人体的共模干扰信号取出，并反向

放大后施加到人体端。

图3模拟前端结构图

（MUX）。除将输入信号传递给放大器这一基本功能断、校准和配置。具体功能有：测量内部噪声，提供测试信号，测量芯片温度，测量供电电压，测量导联脱落信号和测量右腿驱动信号[6]。

图1

心电采集原理图

ADS1298为每一路信号都提供了一个输入复用器

外，大部分功能用于对重要设备和子系统进行故障诊

信号从输入复用器进入PGA，ADS1298芯片有8个可编程的运算放大器，实际为差分放大器。由于芯片是24位高精度A/D转换器，在参考电压VREF=2.4V时，分1mV，故放大增益设为1即可进行信号的放大。辨率可以达到0.0238μV，考虑到心电信号的典型值为

模/数转换器最重要的参数是转换精度与转换速

1.2

本采集系统支持8通道心电信号的采集，包括6通

系统架构

道胸导联信号。用于反映心脏水平面情况和2通道双极肢体导联信号用于反映心脏额面状况。为实现高精度、高可靠性的心电信号采集，在预处理电路之后，采用ADS1298作为模拟采集前端并实现模/数转换，应用STM32F407平台实现心电信号在在LCD液晶屏上的实时显示，支持SD卡存储并预留数据通信接口。系统架构如图2

所示。

率，为了获得较高的频率分辨率，在每一路通道上使用了24位Σ Δ调制器，它利用反馈环来提高粗糙量化器的有效分辨率并整形其量化噪声，使信号带宽内的噪声大大减小，而放大了信号带宽外的噪声。相当于将噪声能量从低频段推到了高频段，而对信号本身不起整形作用。此外，ADS1298芯片使用数字抽取滤波器来去除调制后产生的高频噪声，该滤波器由一个三阶的sinc滤波器构成，是可变采样速率的低通滤波器。2.2

该模块以STM32F407为控制和处理的核心，其内信号处理、显示及存储模块设计

图2系统架构图

2

2.1

硬件设计

心电信号采集模块主要包括心电信号的采集，放大信号的预处理电路为一个二阶滤波电路，用于限幅心电信号采集模块设计

部资源完全满足心电采集系统的需求，图4为信号处理、显示及存储模块结构图。

STM32F407通过SPI接口读取ADS1298处理转换

和模/数转换等过程，具体结构如图3所示。

和滤除高频电磁波。信号进入ADS1298后，通过一个电磁干扰滤波器（EMIFilter）来有效抑制电网噪声，提高电子设备的抗干扰能力及系统的可靠性。本芯片中EMI滤波器带宽为3MHz

。

的数字信号，将其处理后进行储存和显示。存储部分选

用SD卡，高度集成闪存，具备串行和随机存取能力。SD卡的接口可以支持两种操作模式：SD卡模式和SPI模式。为了简化主机的设计，使用SPI的传输模式，该模式的不足之处是丧失了速度性能。显示部分选用ALIENTEK提供的240×320TFT显示屏，它的驱动芯片