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电子电路设计与方案

基于非接触式电极的心电监测系统

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徐国建，王土央，黄仁森，黄柯，刘锦泳

（1.桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林，541004；2.桂林电子科技大学教学实践部，广西桂林，541004）

基金项目：2014年度广西区大学生创新性实验立项项目（201410595100）。

摘要：本文提出了一种基于非接触式心电电极、NF24L01和stm32单片机组成的心电监测系统。其中，心电信号的采集部分由非接触式的

心电电极构成，而模拟前端模块则由AD8232芯片及其辅助电路构成，最后，对采集到的心电信号，则通过stm32从机进行处理以后，通过

NF24L01无线模块发送给stm32主机，在主机端显示出心电信号的波形和其它参数。

关键词：非接触式；心电监测；无线传输

DOI:10.16589/11-3571/tn.2019.19.007

0引言文所采用的非接触式心电电极是利用一个铜箔片作为电容

耦合的采集端，将耦合到的微弱信号接到一个利用精密放大

近年来，随着物质生活水平的不断提高，人们开始逐渐

器组成的电压跟随器的前端，同时，利用几个电容滤除混杂

关注自身健康。心电信号是人体健康相关的一项很重要的参

在心电信号中的直流分量和部分低频大信号的干扰。运算放

数，通过对心电信号的分析可以找出人体出现的各类心脏疾

大器的后级则充当电压放大器，将电压跟随器采集到的原始

病。在医疗机构做人体心电检测时普遍采用接触式的设备，

心电信号简单放大以后输出到AD8232模拟前端模块，由该

检测时需要用一种特殊的导电胶水在人体身上贴上数个电

模块对心电信号进行进一步的处理。具体电路如图2所示。

极，整个过程相当复杂，且不利于进行心电信号的长期监测。

■1�2AD8232模拟前端模块的设计

本文主要研究设计一种非接触式心电监测系统，能够有效检

AD8232是ADI公司的一款用于心电信号测量及其他生

测心电信号，且适用于长期监测。

物电测量的集成信号调理模块。该芯片可以在有运动或远程

1系统的硬件设计电极放置产生的噪声的情况下提取、放大及过滤微弱的生物

电信号。该芯片使得模数转换器(ADC)或嵌入式微控制器

本系统的硬件主要是由非接触式电极，AD8322模拟前段

（MCU）能够便捷的采集输出信号，AD8232模拟前端模块

模块，stm32单片机和NF24L01组成，其系统框图如图1所示。

由AD8232芯片和辅助电路构成。心电信号的前端放大模块

■1�1非接触式电极模块的设计

由AD8232以及外围电路构成，实现了心电信号的输出。该

非接触式电极主要实现对心电信号的采集，而按照美国

芯片体积小，功耗低，价格也比较便宜，同时也方便使用电

心电学会确定的标准，正常心电信号的幅值范围在10μV到