基于STM32的心电图仪设计：硬件与软件实现

本文档探讨的是基于STM32微处理器的心电图仪设计，针对的是当前心血管疾病诊断的需求，特别是便携式心电监护设备的重要性。STM32F103x系列微控制器因其性能强大和高度集成的优势被选中作为核心组件。 STM32F103x的优势体现在以下几个方面： 1. 内置存储器：高达128K字节的Flash用于存储程序和数据，20K字节的SRAM提供了高速的存储空间，减少了对外部存储器的需求，节省成本并提高系统的可靠性和稳定性。 2. 兼容性：内置的ARM Cortex-M3 RISC内核使其与ARM生态系统高度兼容，开发者可以利用丰富的ARM开发工具和软件，显著提升开发效率。 3. 在线编程：STM32的内部Flash支持在线编程，方便在设备运行时修改配置参数，可以通过USART接口接收远程设置，增强了灵活性。 心电数据处理电路的关键在于心电信号采集和处理。前置放大电路采用精密仪表放大器设计，以应对强噪声背景下的微弱信号。为了减少干扰，设计了右腿驱动电路、高通和低通滤波电路，确保信号的准确提取。信号采集后，经过A/D转换器转换为数字信号，由STM32处理器进行进一步处理，包括存储（如SD卡）、通信（如串口）和显示（如LCD接口）。 软件部分是系统的核心组成部分，主要功能包括心电信号的实时采集、滤波、显示、存储以及通过RS232与上位机通信。开发工具采用IAR Embedded Workbench for ARM，使用C语言编写代码，通过调用子程序模块实现各项功能。例如，系统初始化、信号采集、数字滤波、数据展示、数据分析和存储等。此外，还利用MATLAB验证滤波算法，并采用整系数滤波器有效抑制噪声。 上位机管理软件采用VC++6.0和MFC开发，提供了一套实用的心电信号管理系统，具备数据采集、处理、存储、分析和显示的全面功能。整个系统不仅实现了预期的设计目标，还展示了如何结合硬件和软件技术，实现高效的心电图仪设计。