本文作者:立创电赛选手@HolgerWang,系“航顺HK32MCU杯”第六届立创电子设计大赛优胜奖作品,未经许可禁止商用&转载,点击查看原文章
赛事官网:DIY.SZLCSC.COM
项目库:https://diy.szlcsc.com/p/projects
1、项目功能
现在生活节奏快,压力大。人们往往忽视对身体信号的关注,容易出现猝死的情况。其实这些是可以提前预防的,比如监测心率就是一种方式。心血管疾病是导致猝死的一个很重要原因。而现在的心电监测设备,要么连线多,影响正常生活工作,要么价格较高。本项目旨在做出一个低成本、无线心率监测的心电设备,可以进行24小时心率监测。
2、硬件部分
硬件主要由3部分组成:ECG、BLE、电源。
硬件框图如下图所示:
ECG部分
通过精密仪表放大器将原始ECG信号(0.1~2mV)放大1000倍,再通过低通滤波器和高通滤波器组成的带通滤波器滤除50Hz噪声干扰。仪表放大器选用的是ADI公司的AD8420。
滤波器使用的是ADI公司的AD8657。由于ECG部分有正负电压,而BLE部分的ADC只能转换0~3V范围的正电压,所以使用AD8531构成一个加法器,将心电信号偏移+1V,可以方便ADC进行ECG电压的采样。
BLE部分
主控部分采用的是奉加微的蓝牙SOC芯片PHY6212。
电源部分
电源部分通过一个3.7V锂电池供电,充电电压为5V,可通过MicroUSB接口接入,经过稳压芯片输出3V电压给ECG和BLE部分供电,最后通过电压逆变器输出-3V电压给ECG部分供电。
(更多电路说明可以从原工程查看)
3、系统调试
先确保电源部分正常工作,在未通电的情况下,测量5V输入正负极是否短路,锂电池接口正负极是否短路,3V电源正负极是否短路,-3V电源正负极是否短路。
在未焊接锂电池的情况下,接入5V充电电压,测量锂电池接口的电压为4.2V左右。稳压芯片输出+3V电压,电压逆变器输出-3V电压。确保电源没有问题,接下来测试ECG部分。
通过信号发生器输入2mV,20Hz,偏移0V的正弦信号,如下图所示:
具体调试过程本文略过,以下是测试心电的过程。
将ECG的干电极贴在胸口,如下图所示:
可以看到ECG波形以及经过加法器偏移的ECG波形,波形良好,如下图所示:
在ECG检测中,工频干扰的影响比较大,我们将波形放大看一下50Hz工频干扰的情况,可以看出几乎没有50Hz工频干扰,滤波效果还是挺好的。如下图所示:
ECG部分调试完成之后,调试BLE部分。
BLE部分主要就是固件代码的开发,除了BLE的数据收发之外,就是ADC外设驱动的开发。同时采集3路ADC,采样率为250Hz,分别为电池电量、ECG信号、基准参考电压。
4、软件部分
(软件部分更多代码可查看原工程)
视频演示:查看演示
本文作者:立创电赛选手@HolgerWang,系“航顺HK32MCU杯”第六届立创电子设计大赛优胜奖作品,未经许可禁止商用&转载,点击查看原文章
ZX-QC34-2TPDZ/轻触开关 | 0.159 | |
LM358DR/运算放大器 | 0.303624 | |
TPS54331DR/DC-DC电源芯片 | 0.8454 | |
AD620ARZ-REEL7/仪表放大器 | 20.37 | |
AD8253ARMZ-R7/仪表放大器 | 39.61 | |
ULN2003ADR/达林顿晶体管阵列 | 0.498 | |
SN75176BDR/RS-485/RS-422芯片 | 0.5358 | |
MAX3485EESA+T/RS-485/RS-422芯片 | 8.67 | |
OP2177ARZ-REEL7/运算放大器 | 7.91 | |
TPS5430DDAR/DC-DC电源芯片 | 1.68 |
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