一、概述
心血管疾病是一种较为普遍的疾病，随着生活节奏的加快，生活水平和健康意识的提高，人们需要随时对心脏进行健康监护并且能在比较危急的情况下进行及时的诊治;同时，如果长期住在医院里面进行监护和治疗，那样花费高而且也给医院带来了不小的门诊压力。心电图机是诊断心脏病的重要仪器之一，目前市场上有多种心电图机，但是这些心电图机都不太适合在家庭中使用。为此，一种能够在家庭中应用、操作简单、价格便宜的低功耗家用电图机的设计方案应运而生。
总所周知，随着科学技术的推进、人类社会的发展进步，全球医疗仪器的发展也是日新月异。21世纪的医疗行业主要呈现以下两个特点：第一、未来的医疗世界，主要的代表产品是纳米机械元件、随身佩戴式化学感测器、居家保健应用医疗器材等。第二、信息与医疗技术紧密地结合在一起。家用心电图机的设计正是顺应这两个大趋势。另外，从这次SARS病毒爆发来看，可以预计，它将会推动居家保健应用医疗器材的发展。因此，家用心电图机在国内外都是一种新型产品，具有极大的市场发展潜力。
二、功能与基本原理
（一）总体设计
为了实现心脏的“健康监护”和“家庭门诊”，该家用心电图机具有以下基本功能：
* 利用液晶显示系统实时显示心电波形和工作菜单;
* 利用外部存储器将需要存储的心电信息保存以便日后作为诊治参考;
* 利用打印机将心电图打印存档;
* 可整理保存用户的记录信息;
* 多种操作模式，自动，手动操作可以任意选择;
* 可以方便的将从人体采集到的心电信号传送到相关的医疗机构。
考虑到用户实际使用的需要，家用心电图机还必须满足以下的特点：
* 抗干扰能力强;
* 体积小，重量轻，携带方便;
* 操作简单;
1.发送部分
MSP430 F135将心电的12位A/D采样值存储在外部数据存储器中，当需要进行电话发送时从外部RAM中取出，并且取低10位用来控制定时器产生宽度随采样值变化的脉冲，这一脉冲就可认为是经过采样调制过的脉冲信号（图7，其中τ1为第一个采样值对应的脉冲宽度，T1为第一个采样值的脉冲周期，同理τ2为第二个采样值对应的脉冲宽度，T2为第二个采样值的脉冲周期），这样的脉冲驱动扬声器通过电话网络发送到医院。电话传输信号的频率范围为300-1300Hz， 300Hz的采样值对应时间τ应为1.667ms=1667μs，对应定时器的定时值τ‘=0682H，定时器TH0TL0=F97DH（定时器0加计数），1300Hz则对应定时器的定时值τ’=0180H，定时器TH0TL0=FE7FH（定时器0加计数）。因而所有采样值的定时值 0180H《τ‘《0682H，由于采样值可能为零，所以在采样值的基础上加上0200H（》0I80H）的基值，这样采用10位采样值，最大为03FFH，最小为0000H，加上基值后的0200h≤τ’ ≤05FFH在τ‘的允许范围之内，因而可以准确无失真的传输。
2.接收部分
微型家用心电图机配有接收系统，扬声器BEEP接收到信号之后由双运放TL062(＄0.1380)构成低通滤波器，截止频率f=1/2ΠC1R2=1300Hz，并且放大倍数为3.3×106/100×103=33，TL062的第二级构成比较器，使输入的信号经比较器后成为宽度变化的脉冲方波，每一个变化的脉冲宽度代表了一个接收到的心电信号采样值，此脉冲波进入单片机后通过计算恢复出心电采样值。
（七）菜单界面及键盘接口
在家用心电图机中，提供四个按键供用户操作，对应于液晶显示器上相关菜单。菜单包括：欢迎菜单、主菜单、次级菜单等三个层次，均由液晶显示提供。每一级菜单提供给用户简单的提示方便用户使用，因而用户只需在菜单的提示下按一键（有A、B、C、D四个键）便可完成所需要的操作。例如：主菜单显示如图9所示：
本机采用的是独立式按键，直接用I/O口线构成单个按键电路。每个按键单独占有一根I/O口线，且其工作状态不会影响其它I/O口线的工作状态。由于MSP430 F135的端口1、2均具有中断功能，所以可以采用了中断方式的独立式按键电路，电路连接如图10所示：
由于在使用过程当中，每个按键和液晶菜单相联系，从而要在单一按键上要实现不同的功能，所以简单的独立式按键电路还不能满足设计的需要，在这里就必须使用软按键轮询技术。软按键轮询技术是用于将菜单和按键组合在一起的用户界面新技术。该技术使得用户可以在单一的功能键上进行多种选择。也就是说，每个按键可以和一个命令菜单或参数菜单相联系，用户可以通过按合适的键（如光标键）来选择所需要的命令， 也就是说采用按键嵌套的方法来使同一按键实现不同的功能。
三、 小结
心电图机是诊断心脏病的重要仪器之一，目前市场上有多种心电图机，但是这些心电图机都不太适合在家庭中使用。微型家用心电图机正是面向广大用户而设计的。它体积较小，携带方便，便于出门在外使用。操作简单，功能齐全、价格便宜、功耗低，性价比高，适用于在广大家庭中推广应用，因而将为人们及时、随地的心脏监测和保健带来方便。
该微型家用单导心电图的突出特点就是功耗低，性能好。与其他心电图机的突出不同之处在于，本系统采用新型低功耗16位单片机--MSP430 F135来作为整个系统的控制核心。由于采用了功能强大的MSP430单片机，本系统设计的硬件电路与以往有较大差异。MSP430 F135有着丰富的外围模块，因此比较容易地实现了心电信号的采集、处理、存储、打印以及发送，从而使整个硬件电路得到极大地简化。
参考文献
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