基于 Arduino 的心电图与呼吸监测系统构建

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• Arduino IDE

项目简介

ECG 呼吸扩展板将医疗监测设备推向了新高度。原本复杂的心脏电活动监测系统如今变得便携、简洁且高效。本项目演示如何结合 Arduino 使用该 ECG 扩展板。

将扩展板连接到 Arduino

通过堆叠方式将 ECG/呼吸扩展板安装在 Arduino 顶部。该扩展板通过 SPI 接口与 Arduino 通信，并包含 ICSP 接口，兼容 Yun、Due 等较新的 Arduino 变体板。

安装 Arduino 库

Arduino 库包含与 ADS1292R 扩展板通信所需的函数。请按以下步骤下载并配置库：

1. 从 此处 下载库文件。
2. 解压压缩包，将名为 ads1292r_shield 的文件夹复制到 Arduino IDE 的 libraries 目录中（Windows 通常在 Documents/Arduino/libraries，macOS/Linux 类似）。
3. 重启 Arduino IDE 以加载库。

注意：早期的 BrainBay 与 Xively 示例请参考 此链接。

使用 Processing 进行数据可视化（新增！）

Processing 是一款自 2001 年以来广泛用于艺术家与科学家的数据可视化软件，基于 Java 的开源编码框架。若你熟悉 Arduino IDE，Processing IDE 的操作将毫无学习门槛。

重要提示：ECG 可视化代码仅在 Processing IDE 2.2.1 版本下运行正常。

步骤 1：下载适用于你操作系统的 Processing

从以下链接下载 Processing 2.2.1：

• macOS
• Linux 32-bit
• Linux 64-bit
• Windows 32-bit
• Windows 64-bit

解压后按系统要求安装。

步骤 2：下载 ECG 可视化 Processing 代码

• 从 GitHub 下载或克隆 ads1292r_shield 仓库至桌面。
• 解压后可看到包含可视化代码的 ads1292r_shield 文件夹。
• 定位 Processing 草稿本目录（安装 Processing 时自动创建）：
  • Windows: C:/My Documents/Processing
  • macOS: /Users/your_user_name/Documents/Processing
  • Linux: /Home/your_user_name/sketchbook/
• 在该目录下创建 libraries 子目录（若不存在）。
• 将 ADS1292rShield_BreakoutProcessingces_view_ecg 文件夹内容复制到草稿本目录。
• 将 ADS1292rShield_BreakoutProcessinglibraries 中的 controlP5 与 gwoptics 文件夹复制到草稿本的 libraries 目录。

完成上述步骤后，即可从 ADS1292R 扩展板获取首个 ECG 波形可视化！

步骤 3：打开 Processing 并运行 ces_view_ecg

• 若 Processing IDE 已打开，请关闭后重新打开以刷新库与草图。
• 双击 ces_view_ecg 目录下任意 .pde 文件，即可在 Processing IDE 中打开所有 ECG 代码。
• 点击左上角“运行”按钮，若库安装正确且版本为 2.2.1，代码将正常运行。
• GUI 启动后，从“SELECT PORT”下拉菜单选择连接 ECG 的串口。
• 端口选择正确后“START”按钮变为可用，点击即可开始可视化。
• 你将看到基于 ADS1292R 扩展板数值生成的 ECG 波形。

连接 ECG 电极

扩展板附带一根 3 电极导线及标准立体声插孔。板载电极接口位置如下图所示：

电极连接器另一端连接贴于身体的按扣式电极。测试时也可使用 ECG 模拟器提供输入信号。

警告：将电极连接人体时，为安全起见请断开 Arduino 的主电源。例如使用笔记本电脑供电时，请拔掉电池充电器，避免人体与地线直接连接。

电极在人体上的放置位置

重要声明：本设备不用于医疗诊断，仅供评估与研究目的使用。

安全警告：当 Arduino 通过 USB 连接电脑时，请小心连接电极。确保笔记本电脑未连接市电，防止地线与人体形成直接回路。

代码资源

ProtoCentral ADS1292R Arduino 库

原理图资源

ProtoCentral ADS1292R Arduino 扩展板原理图