基于STM32的心电图仪设计：共模抑制比与信号处理

本文档是关于基于STM32的便携式心电图仪设计与实现的硕士学位论文，作者为武利珍，指导教师为张文超，研究领域为电路与系统。论文中详细探讨了心电图仪的关键技术，包括频率响应和共模抑制比，并介绍了系统硬件和软件的设计。 在心电图仪的设计中，频率响应是一个重要的考虑因素。心电信号通常低于100Hz，因此需要设计的放大器必须在这个频率范围内提供尽可能无失真的放大效果。为了达到这一目标，论文提到了使用高通和低通滤波器来压缩频带，过滤掉不需要的干扰信号。此外，针对50Hz的工频干扰，论文还讨论了专门的抑制电路设计，以确保获取到的信号具有诊断价值。 共模抑制比（CMRR）是衡量心电图仪性能的关键指标之一。在实际应用中，由于电极的不对称或电气设备的干扰，容易产生极化电压。这些电压会通过放大电路放大，影响信号质量。论文中指出，通过精心设计的前置放大电路，如精密仪表放大器，并结合右腿驱动电路、高通和低通滤波电路，可以有效降低这些干扰，提高共模抑制比，从而准确地提取心电信息。 硬件方面，系统基于STM32F103VC微控制器，它是一款基于Cortex-M3内核的低成本、低功耗芯片。心电处理电路包括A/D转换、滤波、存储（如使用SD卡）、通信（如串口）和显示功能。软件部分则使用IAR Embedded Workbench for ARM开发工具，以C语言编写，实现了心电信号的采集、滤波、显示、存储以及通过RS232串口与上位机通信等功能。在滤波算法上，论文采用简单整系数滤波器来抑制噪声和干扰，并利用MATLAB进行算法验证。上位机软件采用VC++6.0和MFC库开发，提供了数据采集、处理、分析和显示的用户界面。 这篇论文详细阐述了基于STM32的便携式心电图仪设计，涵盖了从信号处理理论到实际硬件实现的全过程，展示了如何通过优化频率响应和提高共模抑制比来提升心电监测的准确性和可靠性。