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  • 【立创电赛】便携式无线心电设备

  • 2021-11-11 10:08:22 阅读量:3369

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


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