【分享】 第2组 丁继璇 俞婵璐 心电信号采集系统

Jess

作品简介：随着现代预防医学的发展，低功耗、便携式的心电（ECG）监测系统在心血管疾病的早期筛查中具有重要意义。本文设计并实现了一套基于 AD8232 模拟前端、STM32 微控制器以及迪文（DWIN）智慧屏的心电采集与实时显示系统。系统硬件电路以 AD8232 模块为核心，通过集成运放实现人体微弱心电信号的提取、滤波及放大，有效抑制了基线漂移与工频干扰。系统控制核心采用 STM32 微控制器，利用其内置的高精度逐次逼近型 ADC 实现信号的数字化转换。在软件设计方面， STM32 将采集到的原始数据经过数字平滑算法处理后，根据迪文屏 DGUS 协议封装为串口数据帧，通过指令控制迪文屏的动态曲线控件实现心电波形的实时、流畅显示。
工作原理：根据系统总体设计要求，本设计主要由以下三个核心部分组成：
（1）信号调理部分由 AD8232 模块构成。由于人体心电信号属于典型的强共模干扰下的微弱信号（幅值约 1mV），该部分利用仪表放大器实现高共模抑制比（CMRR），并通过内置的二阶低通滤波器和高通滤波器去除肌电干扰及基线漂移。
（2）数据处理部分以 STM32 微控制器为核心。其主要任务是：
1.  同步采样：利用定时器触发 ADC，保证采样频率的稳定（本设计设定为 250Hz）。
2.  数字处理：对采样数据进行均值滤波，滤除高频随机噪声。
3.  数据交互：将处理后的 12 位 ADC 值映射为迪文屏所需的像素坐标数据。
系统主程序逻辑流程图如下：

（3)人机交互部分
显示终端采用基于 DGUS II 体系结构的迪文智慧屏。通过在屏幕内部预设“动态曲线”控件，STM32 仅需通过串口发送特定的“写 VP 地址”指令，即可实现心电图波形的自动左右滚动和动态刷新，极大地降低了主控芯片的图形处理负担。
设计思路：本系统旨在设计一个实时、便携的心电监测装置。系统以“高性能模拟前端 + 高效微控制器 + 智慧显示终端”为核心架构。
其基本工作流程为：首先，通过穿戴式电极拾取人体微弱的生物电信号；其次，利用AD8232 专用心电调理模块对信号进行初步的差分放大与硬件滤波，将其转化为 STM32可识别的电压信号；随后，微控制器内部的 ADC 模块对模拟信号进行高速采样，并在软件中完成数据平滑处理；最后，STM32 将处理后的数据按照特定的通信协议通过串口发送至迪文屏，驱动其动态曲线空间完成波形渲染。

（演示视频及工程见附件）