本實用新型涉及信號采集領域，具體涉及一種心電信號的采集與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

背景技術：

近年來，隨著生活節(jié)奏的加快和人口老齡化程度的增加，心血管引發(fā)的疾病呈上升趨勢，已成為導致人們死亡的主要原因，在我國也已成為一種多發(fā)病、常見病。心電監(jiān)護是在臨床中經(jīng)常使用的醫(yī)療方法之一，不僅應用在心臟類疾病中如冠心病監(jiān)護、心臟病康復監(jiān)護、早期心臟病的診斷監(jiān)護等，還大量應用在重癥監(jiān)護、術后監(jiān)護、胎兒監(jiān)護等方面。

心電監(jiān)護是根據(jù)心電信號監(jiān)測心臟電活動的一種手段。普通心電圖只能簡單觀察描記心電圖當時短暫的心電活動情況。而心電監(jiān)護則是連續(xù)監(jiān)測心臟電活動情況的一種是無創(chuàng)的監(jiān)測方法，可適時觀察病情，提供可靠的有價值的心電活動指標，并指導實時處理。然而一般的心電監(jiān)護設備數(shù)量少、不宜移動且價格昂貴，無法滿足家庭或個人對心電監(jiān)護的需求。隨著人們生活水平的提高和科學技術的發(fā)展，心電監(jiān)護逐漸有醫(yī)院的院內(nèi)監(jiān)護發(fā)展到院外監(jiān)護、野外監(jiān)護和家庭監(jiān)護，特別是在院外監(jiān)護的應用中，方便、實時的監(jiān)護是心電監(jiān)護的發(fā)展趨勢。

授權公告號為CN2437293Y的中國實用新型專利，公開了一種心電信號采集器，由心電導聯(lián)電極、心電模擬信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機電路、RS232通信接口和藍牙無線通信模塊構成。導聯(lián)電極檢測的心電信號由心電模擬信號調(diào)理電路進行信號處理，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號、數(shù)字信號經(jīng)串行總線進入單片機，在單片機中對數(shù)字化的心電信號進行處理，通過RS232通訊接口將串行格式的心電信號送入藍牙無線通訊模塊發(fā)射出去供心電監(jiān)護系統(tǒng)工作站或心電記錄儀分析系統(tǒng)接收后分析處理或使用。該實用新型能對患者進行實時監(jiān)控，也無需電纜傳輸心電信號到上位計算機。其缺點是需要占用單片機內(nèi)置的串口，而且需要經(jīng)RS232通信接口進行轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)傳輸電路復雜、成本高。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本實用新型提出一種心電信號采集與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，不僅能實現(xiàn)對人體心電信號的采集，而且還可以將心電信號通過模擬的USB接口傳輸至上位PC機進行顯示、存儲，用于后續(xù)心電數(shù)據(jù)的處理和分析，為心血管疾病的診斷提供切實有效的客觀依據(jù)。

為達到上述目的，本實用新型采取如下技術方案：

一種心電信號采集與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括：中央處理單元，心電信號傳感器，調(diào)理電路，數(shù)據(jù)存儲器，模擬USB接口。所述調(diào)理電路對所述心電信號傳感器輸入的心電信號進行隔離、放大和濾波處理，并將輸出的心電信號送至所述中央處理單元；所述中央處理單元將輸入的模擬心電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字心電信號后存儲到所述數(shù)據(jù)存儲器，并將所述數(shù)字心電信號經(jīng)所述模擬USB接口串行傳輸至上位機進行顯示處理。

進一步地，所述中央處理單元為AVR單片機。

進一步地，所述數(shù)據(jù)存儲器為具有SPI接口的FLASH存儲器。

進一步地，所述模擬USB接口的“數(shù)據(jù)+”端和“數(shù)據(jù)-”端分別經(jīng)一個限流電阻后連接所述中央處理單元的兩個I/O口，“數(shù)據(jù)+”端還通過一個上拉電阻連接電源。

進一步地，所述系統(tǒng)還包括與所述中央處理單元相連用于在線程序調(diào)試的JTAG接口電路。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：

本實用新型提出的心電信號采集與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對人體心電信號的采集、轉(zhuǎn)換及存儲。采用大容量SPI接口FLASH存儲器，由于串行傳輸數(shù)據(jù)，大大減少了芯片的引腳數(shù)，縮小了封裝體積，降低了開關噪聲。所述系統(tǒng)還可以將心電信號通過模擬USB接口傳輸至上位PC機進行顯示、存儲，用于后續(xù)心電數(shù)據(jù)的處理和分析，為心血管疾病的診斷提供切實有效的客觀依據(jù)。中央處理單元與上位機進行數(shù)據(jù)傳通信的傳統(tǒng)方法是采用并行方式，或利用自帶的串口、標準USB接口進行串行通信。本實用新型利用中央處理單元的兩個I/O口構成模擬USB接口，簡化了傳輸方式，節(jié)省了接口資源。

附圖說明

圖1為心電信號采集與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的組成框圖；

圖2為數(shù)據(jù)存儲器、模擬USB接口與中央處理單元的電原理圖。

圖中：1-中央處理單元，2-心電信號傳感器，3-調(diào)理電路，4-數(shù)據(jù)存儲器，5-模擬USB接口，6-JTAG接口電路。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。

一種心電信號采集與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其組成如圖1所示，包括：中央處理單元1，心電信號傳感器2，調(diào)理電路3，數(shù)據(jù)存儲器4，模擬USB接口5。所述調(diào)理電路3對所述心電信號傳感器2輸入的心電信號進行隔離、放大和濾波處理，并將輸出的心電信號送至所述中央處理單元1；所述中央處理單元1將輸入的模擬心電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字心電信號，將數(shù)字心電信號存儲到所述數(shù)據(jù)存儲器4，并經(jīng)所述模擬USB接口5將數(shù)字心電信號串行傳輸至上位機進行顯示處理。

所述中央處理單元1為AVR單片機。本實施例采用ATMEL公司生產(chǎn)的Atmega16單片機，其管腳圖如圖2所示。Atmega16是一種采用低功耗CMOS工藝生產(chǎn)的基于RISC結構的8位單片機，最大時鐘為16MHz；具有512字節(jié)EEPROM，1K字節(jié)SRAM，它內(nèi)含的16K字節(jié)閃速程序存儲器可以重復擦寫至少1000次，極大地方便了產(chǎn)品的開發(fā)和軟件修改；內(nèi)部集成了具有8路10位采樣/保持功能的逐次逼近型ADC；具有SPI(Serial Peripheral Interface，串行外設接口)總線，可以與各種外圍設備以串行方式進行數(shù)據(jù)通訊，如數(shù)據(jù)存儲器，且傳輸速度比通過串行異步通信(SCI)方式快。

所述數(shù)據(jù)存儲器4為具有SPI接口的FLASH存儲器。本實施例的數(shù)據(jù)存儲器4采用AT45DB161。AT45DB161為串行接口的閃存芯片，采用2.5V～3.6V或2.7V～3.6V單電源供電進行編程與讀取操作。它可以通過使能，并通過三線接口(SI、SO、SCK)進行數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)存儲器4與Atmega16單片機的接線圖如圖2所示。AT45DB161支持SPI串行接口，適用于高速場合，速度可達到66MHz。它包含有17，301，504個位，被組織為4096個頁，每個頁512或528個字節(jié)。除了主存儲器，AT45DB161D還包括兩個SRAM數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，每個緩沖區(qū)512/528個字節(jié)。在主存儲器正在編程時，緩沖區(qū)是允許接收數(shù)據(jù)的，并且支持數(shù)據(jù)流式寫入。與并行FLASH儲存器不同，它采用SPI串行接口，從而大大減少了可用引腳數(shù)量，同時也提高了系統(tǒng)可靠性，降低了開關噪聲，縮小了封裝體積?？梢詰糜谏虡I(yè)、工業(yè)等需要高密度、低引腳數(shù)、低電壓與低功耗的應用場合。

所述模擬USB接口的“數(shù)據(jù)+”端(D+)和“數(shù)據(jù)-”端(D-)分別經(jīng)一個限流電阻后連接所述中央處理單元的兩個I/O口，“數(shù)據(jù)+”端(D+)還通過一個上拉電阻連接電源，將其電平上拉到3.0～3.6V。模擬USB接口與單片機連接的電原理圖如圖2所示，D-和D+分別連接Atmega16單片機的PB0和PB1。

所述系統(tǒng)還包括與所述中央處理單元相連的JTAG接口電路6，用于進行在線程序調(diào)試。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。