CN102637261A - 一种集成心电信号采集电路的rfid电子标签 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子标签技术领域，尤其涉及一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签，包括有心电信号采集电路、数字基带处理器、无线信号收发器、天线和存储器，本发明通过将心电信号采集电路集成在电子标签内部，缩小心电监护设备的体积，使得操作时移动更方便，不需要在固定的位置进行测量，心电信号采集电路和电子标签结合作为医疗行业中物联网监控节点，能及时监测到使用者的心电信息，通过网络发送至医院或监护人，可以及时了解使用者的健康状态，记录其心理指数，出现异常情况时能够实时警告。

Description

一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签

技术领域

 本发明涉及电子标签技术领域，尤其涉及一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签。

背景技术

射频识别（RFID，Radio Frequency Identification）技术是利用射频方式远距离的通信以达到物品的识别、追踪、定位和管理等目的。射频识别技术在医疗、工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、防伪等众多领域，甚至军事用途具有广泛的应用前景，目前已引起广泛关注。

随着社会经济的日益发展，人们的生活水平逐渐提高，关注生命、关注健康、关注生活质量已成为一种新趋势。但是，心血管的患病率和发病率呈上升态势，据2011年7月发布的《北京市2010年度卫生与人群健康状况报告》显示：2010年北京市居民的前三位死因分别为恶性肿瘤、心脏病和脑血管病，占全部死亡的73.8%。可见心血管病的发病率很高。

现有技术中，心电监护设备多采用传统的心电图机，其体积比较大，移动不方便，特别是需要固定的位置进行测量。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签，该集成心电信号采集电路的RFID电子标签能缩小心电监护设备的体积，使得操作时移动更方便，不需要在固定的位置进行测量。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

本发明的一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签，包括有心电信号采集电路、数字基带处理器、无线信号收发器、天线和存储器，心电信号采集电路的输出端与数字基带处理器的输入端连接，数字基带处理器的输出端与无线信号收发器的输入端连接，无线信号收发器与天线双向连接，数字基带处理器与存储器双向连接。

优选的，心电信号采集电路包括电极片RA、电极片LA、电极片LL、缓冲放大器、前置放大电路、右腿驱动电路、屏蔽层驱动电路、低通滤波器、高通滤波器、主放大电路、50Hz陷波电路和屏蔽层SH；

电极片RA通过导联线与缓冲放大器的第一输入端连接，电极片LA通过导联线与缓冲放大器的第二输入端连接，缓冲放大器的第一输出端与前置放大电路的第一输入端连接，缓冲放大器的第二输出端与前置放大电路的第二输入端连接，前置放大电路的输出端与低通滤波器的输入端连接，低通滤波器的输出端与高通滤波器的输入端连接，高通滤波器的输出端与主放大电路的输入端连接，主放大电路的输出端与50Hz陷波电路的输入端连接，50Hz陷波电路的输出端与数字基带处理器的输入端连接；

前置放大电路的第三输入端分别与右腿驱动电路的输出端以及屏蔽层驱动电路的输出端连接，电极片LL通过导联线与右腿驱动电路的输入端连接，屏蔽层驱动电路的输入端与屏蔽层SH连接。

更优选的，缓冲放大器包括放大器U1、放大器U2、电阻R1和电阻R2，电阻R2一端与电极片RA连接，电阻R2另一端与放大器U1的2脚连接，放大器U1的3脚与放大器U1的4脚连接，电阻R1一端与电极片LA连接，电阻R1另一端与放大器U2的2脚连接，放大器U2的3脚和放大器U2的4脚连接；  

前置放大电路包括放大器U3、电阻R15、电阻R16和电阻R17，放大器U3的3脚与放大器U1的4脚连接，放大器U3的2脚与放大器U2的4脚连接，放大器U3的7脚分别与电阻R17一端、电阻R15一端连接，电阻R17另一端分别与放大器U3的8脚、电阻R16一端连接，电阻R15另一端与电阻R16另一端连接；

右腿驱动电路包括放大器U4、电容C5、电阻R12和电阻R14，电阻R14一端分别与电阻R15另一端、电阻R12一端、放大器U4的3脚连接，电阻R14另一端与电容C5一端连接，电容C5另一端与电阻R12另一端连接，放大器U4的2脚与电源地连接，放大器U4的4脚与电极片LL连接；

屏蔽层驱动电路包括放大器U5，放大器U5的2脚与电阻R15另一端连接，放大器U5的3脚分别与放大器U5的4脚、屏蔽层SH连接；

低通滤波器包括放大器U6、电阻R3、电阻R6、电阻R7、电阻R20、电容C1和电容C2，电阻R6一端与放大器U3的4脚连接，电阻R6另一端分别与电阻R7一端、电容C2一端连接，电阻R7另一端分别与电容C1一端、放大器U6的2脚连接，电容C1另一端与电源地连接，电容C2另一端分别与放大器U6的4脚、电阻R20一端连接，电阻R20另一端分别与放大器U6的3脚、电阻R3一端连接，电阻R3另一端与电源地连接；

高通滤波器包括放大器U7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R24、电容C3和电容C4，电容C3一端与放大器U6的4脚连接，电容C3另一端分别与电容C4一端、电阻R9一端连接，电阻R9另一端分别与放大器U7的4脚、电阻R10一端连接，电阻R10另一端分别与放大器U7的3脚、电阻R24一端连接，电阻R24另一端与电源地连接，电容C4另一端分别与放大器U7的2脚、电阻R8一端连接，电阻R8另一端与电源地连接；

主放大电路包括放大器U8、电阻R5、电阻11和电阻R13，电阻R11的一端与放大器U7的4脚连接，电阻R11另一端与放大器U8的2脚连接，放大器U8的3脚分别与电阻R13一端、电阻R5一端连接，电阻R13另一端与电源地连接，电阻R5另一端与放大器U8的4脚连接；

50Hz陷波电路包括放大器U9、电阻R4、电阻R18、电阻R19、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电容C6、电容C7、电容C8和电容C9，电容C6一端分别与放大器U8的4脚、电阻R18一端连接，电容C6另一端分别与电容C8一端、电阻R4一端连接，电容C8另一端分别与电阻R19一端、放大器U9的2脚连接，电阻R4另一端与电阻R21一端连接，电阻R21另一端分别与放大器U9的4脚、电阻R23一端连接，电阻R23另一端分别与放大器U9的3脚、电阻R22一端连接，电阻R22另一端与电源地连接，电阻R19另一端分别与电容C9一端、电容C7一端、电阻R18另一端连接，电容C9另一端、电容C7另一端分别与电源地连接；

放大器U1的1脚、放大器U2的1脚、放大器U3的1脚、放大器U4的1脚、放大器U5的1脚、放大器U6的1脚、放大器U7的1脚、放大器U 8的1脚、放大器U9的1脚连接电源VCC，放大器U1的5脚、放大器U2的5脚、放大器U3的5脚、6脚、放大器U4的5脚、放大器U5的5脚、放大器U6的5脚、放大器U7的5脚、放大器U 8的5脚、放大器U9的5脚分别连接电源地。

进一步的，无线信号收发器包括天线接口RF+、天线接口RF-、ESD保护电路、整流电路、稳压电路、调制电路、解调电路、复位电路、时钟电路和充电管理电路，天线接口RF+、天线接口RF-与天线连接，天线接口RF+和天线接口RF-之间并列连接有ESD保护电路和整流电路，整流电路的输出端分别与稳压电路的输入端、充电管理电路的输入端连接，稳压电路为时钟电路、复位电路、解调电路、调制电路、心电信号采集电路和数字基带处理器提供1.8伏电压。

更进一步的，稳压电路通过充电管理电路外接有电池，若整流电路未向稳压电路供电时，则由外接的电池为稳压电路提供电源。

另一更进一步的，数字基带处理器包括A/D转换器、解调器、循环校验器、调制器、输入预处理器、输出预处理器、存储控制器、微处理器、定时计数器、碰撞计数器、伪随机数发生器、复位产生器和时钟产生器；

放大器U9的4脚与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器的输出端与微处理器的1脚连接，微处理器的12脚与A/D转换器的控制端连接，输入预处理器的第一输出端与微处理器的2脚连接，输入预处理器的第二输出端与微处理器的3脚连接，解调器的第一输出端与输入预处理器的输入端连接，解调器的第二输出端与循环校验器的第一输入端连接，循环校验器的第一输出端与微处理器的4脚连接，微处理器的5脚与输出预处理器的第一输入端连接，输出预处理器的输出端与循环校验器的第二输入端连接，循环校验器的第二输出端与调制器的输入端连接，微处理器的6脚与存储控制器的输入端连接，存储控制器的第一输出端与输出预处理器的第二输入端连接，存储控制器的第二输出端与存储器的输入端连接；

微处理器的7脚与时钟产生器的第一输入端连接，微处理器的8脚与复位产生器的第一输入端连接，微处理器的9脚与伪随机数发生器的输入端连接，微处理器的10脚与碰撞计数器的输入端连接，微处理器的11脚与定时计数器的输入端连接；无线信号收发器的解调电路的输出端与数字基带处理器的解调器的输入端连接，无线信号收发器的复位电路的输出端与数字基带处理器的复位产生器的第二输入端连接，无线信号收发器的时钟电路的输入端与数字基带处理器的时钟产生器的第二输入端连接，数字基带处理器的调制器的输出端与无线信号收发器的调制电路的输入端连接；

由天线接口RF+和天线接口RF-接收到的信号经过解调电路的ASK解调后送到数字基带处理器的解调器，经过解调器的数字解调后送到循环校验器，与输出预处理器输出的数据进行比对，无差错则送到数字基带处理器的调制器进行编码调制，最后将数字信号发送到无线信号收发器的调制电路进行ASK调制，由天线发送出去。

优选的，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5均设置为100千欧，电阻R6、电阻R7均设置为2兆欧，电阻R8、电阻R9、电阻R10均设置为510千欧，电阻R11、电阻R12均设置为10千欧，电阻R13设置为15千欧，电阻R14设置为1千欧，电阻15、电阻R16均设置为24.9千欧，电阻R17设置为6.2千欧，电阻R18、电阻R19均设置为6.8千欧，电阻R20设置为56千欧，电阻R21设置为3.3千欧，电阻R22设置为33.3千欧，电阻R23设置为27千欧，电阻R24设置为750千欧，电容C1设置为0.1微法，电容C2设置为750微法，电容C3、电容C4设置为10微法，电容C5设置为1微法，电容C6、电容C7、电容C8、电容C9均设置为0.47微法。      

本发明有益效果如下：

本发明的一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签，通过将心电信号采集电路集成在电子标签内部，缩小心电监护设备的体积，使得操作时移动更方便，不需要在固定的位置进行测量。心电信号采集电路和电子标签结合作为医疗行业中物联网监控节点，能及时监测到使用者的心电信息，通过网络发送至医院或监护人，可以及时了解使用者的健康状态，记录其心理指数，出现异常情况时能够实时警告。

附图说明

利用附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签的电路框图。

图2是本发明一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签的心电信号采集电路的电路框图。

图3是图2的电路图。

图4是本发明一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签的无线信号收发器的电路框图。

图5是本发明一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签的数字基带处理器和存储器的电路框图。

在图1至图5中包括有：

心电信号采集电路1、

缓冲放大器11、

前置放大电路12、

右腿驱动电路13、

屏蔽层驱动电路14、

低通滤波器15、

高通滤波器16、

主放大电路17、

50Hz陷波电路18、

数字基带处理器2、

无线信号收发器3、

天线4、

存储器5。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步说明。

实施例1。

一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签，如图1所示，包括有心电信号采集电路1、数字基带处理器2、无线信号收发器3、天线4和存储器5，心电信号采集电路1的输出端与数字基带处理器2的输入端连接，数字基带处理器2的输出端与无线信号收发器3的输入端连接，无线信号收发器3与天线4双向连接，数字基带处理器2与存储器5双向连接。

本发明的一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签，通过将心电信号采集电路1集成在电子标签内部，缩小心电监护设备的体积，使得操作时移动更方便，不需要在固定的位置进行测量。心电信号采集电路1和电子标签结合作为医疗行业中物联网监控节点，能及时监测到使用者的心电信息，通过网络发送至医院或监护人，可以及时了解使用者的健康状态，记录其心理指数，出现异常情况时能够实时警告。

本发明将电子标签采集到的心电信号发送到读写器，读写器可安装于任何需要的地方，如医护中心等。

具体的，如图2所示的心电信号采集电路1，具体包括电极片RA、电极片LA、电极片LL、缓冲放大器11、前置放大电路12、右腿驱动电路13、屏蔽层驱动电路14、低通滤波器15、高通滤波器16、主放大电路17、50Hz陷波电路18和屏蔽层SH。

电极片RA代表RIGHT ARM，接右手臂，电极片LA代表LEFT ARM，接左手臂；电极片LL代表LEFT LEG，接左足。

电极片RA通过导联线与缓冲放大器11的第一输入端连接，电极片LA通过导联线与缓冲放大器11的第二输入端连接，缓冲放大器11的第一输出端与前置放大电路12的第一输入端连接，缓冲放大器11的第二输出端与前置放大电路12的第二输入端连接，前置放大电路12的输出端与低通滤波器15的输入端连接，低通滤波器15的输出端与高通滤波器16的输入端连接，高通滤波器16的输出端与主放大电路17的输入端连接，主放大电路17的输出端与50Hz陷波电路18的输入端连接，50Hz陷波电路18的输出端与数字基带处理器2的输入端连接。

前置放大电路12的第三输入端分别与右腿驱动电路13的输出端以及屏蔽层驱动电路14的输出端连接，电极片LL通过导联线与右腿驱动电路13的输入端连接，屏蔽层驱动电路14的输入端与屏蔽层SH连接。

屏蔽层SH为电极片RA的导联线、电极片LA的导联线、电极片LL的导联线的屏蔽层SH。

更具体的，如图3所示，缓冲放大器11包括放大器U1、放大器U2、电阻R1和电阻R2，电阻R2一端与电极片RA连接，电阻R2另一端与放大器U1的2脚连接，放大器U1的3脚与放大器U1的4脚连接，电阻R1一端与电极片LA连接，电阻R1另一端与放大器U2的2脚连接，放大器U2的3脚和放大器U2的4脚连接；  

前置放大电路12包括放大器U3、电阻R15、电阻R16和电阻R17，放大器U3的3脚与放大器U1的4脚连接，放大器U3的2脚与放大器U2的4脚连接，放大器U3的7脚分别与电阻R17一端、电阻R15一端连接，电阻R17另一端分别与放大器U3的8脚、电阻R16一端连接，电阻R15另一端与电阻R16另一端连接。

右腿驱动电路13包括放大器U4、电容C5、电阻R12和电阻R14，电阻R14一端分别与电阻R15另一端、电阻R12一端、放大器U4的3脚连接，电阻R14另一端与电容C5一端连接，电容C5另一端与电阻R12另一端连接，放大器U4的2脚与电源地连接，放大器U4的4脚与电极片LL连接。

屏蔽层驱动电路14包括放大器U5，放大器U5的2脚与电阻R15另一端连接，放大器U5的3脚分别与放大器U5的4脚、屏蔽层SH连接。

低通滤波器15包括放大器U6、电阻R3、电阻R6、电阻R7、电阻R20、电容C1和电容C2，电阻R6一端与放大器U3的4脚连接，电阻R6另一端分别与电阻R7一端、电容C2一端连接，电阻R7另一端分别与电容C1一端、放大器U6的2脚连接，电容C1另一端与电源地连接，电容C2另一端分别与放大器U6的4脚、电阻R20一端连接，电阻R20另一端分别与放大器U6的3脚、电阻R3一端连接，电阻R3另一端与电源地连接。

高通滤波器16包括放大器U7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R24、电容C3和电容C4，电容C3一端与放大器U6的4脚连接，电容C3另一端分别与电容C4一端、电阻R9一端连接，电阻R9另一端分别与放大器U7的4脚、电阻R10一端连接，电阻R10另一端与放大器U7的3脚、电阻R24一端连接，电阻R24另一端与电源地连接，电容C4另一端与分别放大器U7的2脚、电阻R8一端连接，电阻R8另一端与电源地连接。

主放大电路17包括放大器U8、电阻R5、电阻11和电阻R13，电阻R11的一端与放大器U7的4脚连接，电阻R11另一端与放大器U8的2脚连接，放大器U8的3脚分别与电阻R13一端、电阻R5一端连接，电阻R13另一端与电源地连接，电阻R5另一端与放大器U8的4脚连接。

50Hz陷波电路18包括放大器U9、电阻R4、电阻R18、电阻R19、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电容C6、电容C7、电容C8和电容C9，电容C6一端分别与放大器U8的4脚、电阻R18一端连接，电容C6另一端分别与电容C8一端、电阻R4一端连接，电容C8另一端分别与电阻R19一端、放大器U9的2脚连接，电阻R4另一端与电阻R21一端连接，电阻R21另一端分别与放大器U9的4脚、电阻R23一端连接，电阻R23另一端分别与放大器U9的3脚、电阻R22一端连接，电阻R22另一端与电源地连接，电阻R19另一端分别与电容C9一端、电容C7一端、电阻R18另一端连接，电容C9另一端、电容C7另一端分别与电源地连接。

放大器U1的1脚、放大器U2的1脚、放大器U3的1脚、放大器U4的1脚、放大器U5的1脚、放大器U6的1脚、放大器U7的1脚、放大器U 8的1脚、放大器U9的1脚分别连接电源VCC，放大器U1的5脚、放大器U2的5脚、放大器U3的5脚、6脚、放大器U4的5脚、放大器U5的5脚、放大器U6的5脚、放大器U7的5脚、放大器U8的5脚、放大器U9的5脚分别连接电源地。

心电信号采集电路1各部分的工作原理如下：

缓冲放大器11包括放大器U1、放大器U2、电阻R1和电阻R2，是心电采集输入电路的一个重要部分，实际上它是一个阻抗转换器，在系统中起隔离作用。设置缓冲放大器11是为了提高放大器的输入阻抗，降低输入噪声。

右腿驱动电路13包括放大器U4、电容C5、电阻R12、电阻R14，通常情况下人体通过各种渠道从环境中拾取工频50Hz交流电压，这样就会在心电检测时，在信号中形成交流干扰，这种交流干扰常在几伏以上，为了消除这种交流干扰，通常采用右腿驱动电路13。该电路接线时电极片经过电阻与放大器接地端相连，这种接线方式能降低人体的共模电压。右腿驱动电路13是心电信号提取中必需的一个环节，把混杂于原始心电信号中的共模噪声提取出来，经过一级倒相放大后，再返回到人体，使它们相互叠加，从而减小人体共模干扰的绝对值，提高信噪比，它能够将50Hz的工频干扰降低到1%以下，而且不会将心电信号中的50Hz有用信号除去，与右腿接地的方法比较，右腿驱动技术对抑制交流干扰的效果更好。

屏蔽层驱动电路14包括放大器U5，尽管大部分噪声以共模形式存在于人体，但由于元器件不可能完全对称，使少部分以共模形式存在的干扰噪声以差模信号的方式进入放大器，而放大器对差模信号的放大能力很强，最终导致信号发生畸变。因此，采用了屏蔽层驱动电路14，用共模电压本身驱动屏蔽层SH给予中和。以便将跨接在其上的共模波动减小到零。

前置放大电路12包括放大器U3、电阻R15、电阻R16和电阻R17。由于心电信号非常弱小，幅值范围为10微伏至4毫伏，而心电放大器增益的常规设计要求心电在正常输入时，即输入为l毫伏时，输出电平达到1伏左右，所以心电放大器的总放大倍数很高，通常在1000倍左右。

低通滤波电路包括放大器U6、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2、电阻R3、电阻R20。由于常规心电信号的频率为0.05Hz-100Hz，在此频带范围内包含了心电信号的主要能量成分。为了过滤掉在100Hz以上的成分设计了低通滤波器15。

高通滤波器16包括放大器U7、电容C3、电容C4、电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R24，用于过滤0.05Hz以下的成分；

主放大电路17包括放大器U8、电阻R11、电阻R13和电阻R5，心电信号的幅值范围为10微伏至4毫伏，而A/D转换器的输入范围为土3伏，所以整个模拟信号处理电路应有近千倍的增益，因此需要使用主放大电路17进行放大。

50Hz陷波电路18包括放大器U9、电阻R18、电阻R4、电阻R19、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电容C6、电容C7、电容C8和电容C9。工频干扰信号中除了50Hz 基波频率分量外，还有较多50Hz的谐波频率分量，所以必须专门滤除。

具体的，如图1和图4所示，无线信号收发器3包括天线接口RF+、天线接口RF-、ESD保护电路、整流电路、稳压电路、调制电路、解调电路、复位电路、时钟电路和充电管理电路，天线接口RF+、天线接口RF-分别与天线4连接，天线接口RF+和天线接口RF-之间并列连接有ESD保护电路和整流电路，整流电路的输出端分别与稳压电路的输入端、充电管理电路的输入端连接，稳压电路为时钟电路、复位电路、解调电路、调制电路、心电信号采集电路1和数字基带处理器2提供1.8伏电压。

ESD保护电路是（Electro-Static discharge）保护电路，是静电释放保护电路。

无线信号收发器3的工作原理如下：

天线4通过天线接口RF+和RF-与整流电路、调制电路、解调电路直接相连，整流电路将天线4接收下来的射频信号转化为直流电源提供给稳压电路和充电管理电路，对电源进行稳压，为射频识别电子标签数字基带处理器2、心电信号采集电路1、解调电路、时钟电路和复位电路提供1.8V工作电压，从而提供给数字基带处理器2，无线信号收发器3及心电信号采集电路1所需电压，使得本发明成为无源电子标签，可有效降低产品功耗，缩小产品体积，降低了对外部电源的依赖，增强了对于各种特殊应用场合的实用性；解调电路从射频信号里解码出射频识别的数字基带处理器2所需解调的数据，调制电路采用ASK调制对RFID电子标签数字基带处理器2输出的调制数据进行调制，实现对RFID电子标签到读写器之间的数据传输；时钟电路为数字基带处理器2的时钟产生器提供稳定的系统时钟信号，片内时钟由磁场恢复产生，时钟电路由整形电路和分频器构成。首先把高频谐振信号通过电压比较器恢复产生同频的时钟信号，然后把高频的时钟信号进行分频从而得到数字部分所需要的时钟信号；复位电路实现的功能分为两种：上电复位和下电复位。首先，要为电压设置一个参考值，这个值一般取可以使电路稳定工作的电压值，当电源电压升高时，若仍小于参考值，则复位信号仍然为低电平；若电源电压升高至大于参考值，则复位信号跳变为高。这就是上电复位信号。它为数字部分电路设置初始值，从而避免出现逻辑混乱。同时它还可以给整个系统一个稳定的时间，保证天线4两端耦合到的能量已相对稳定。

具体的，如图5所示，数字基带处理器2包括A/D转换器、解调器、循环校验器、调制器、输入预处理器、输出预处理器、存储控制器、微处理器、定时计数器、碰撞计数器、伪随机数发生器、复位产生器和时钟产生器。

放大器U9的4脚与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器的输出端与微处理器的1脚连接，微处理器的12脚与A/D转换器的控制端连接，输入预处理器的第一输出端与微处理器的2脚连接，输入预处理器的第二输出端与微处理器的3脚连接，解调器的第一输出端与输入预处理器的输入端连接，解调器的第二输出端与循环校验器的第一输入端连接，循环校验器的第一输出端与微处理器的4脚连接，微处理器的5脚与输出预处理器的第一输入端连接，输出预处理器的输出端与循环校验器的第二输入端连接，循环校验器的第二输出端与调制器的输入端连接，微处理器的6脚与存储控制器的输入端连接，存储控制器的第一输出端与输出预处理器的第二输入端连接，存储控制器的第二输出端与存储器5的输入端连接。

微处理器的7脚与时钟产生器的第一输入端连接，微处理器的8脚与复位产生器的第一输入端连接，微处理器的9脚与伪随机数发生器的输入端连接，微处理器的10脚与碰撞计数器的输入端连接，微处理器的11脚与定时计数器的输入端连接。

无线信号收发器3的解调电路的输出端与数字基带处理器2的解调器的输入端连接，无线信号收发器3的复位电路的输出端与数字基带处理器2的复位产生器的第二输入端连接，无线信号收发器3的时钟电路的输入端与数字基带处理器2的时钟产生器的第二输入端连接，数字基带处理器2的调制器的输出端与无线信号收发器3的调制电路的输入端连接。

由天线接口RF+和天线接口RF-接收到的信号经过解调电路的ASK解调后送到数字基带处理器2的解调器，经过解调器的数字解调后送到循环校验器，与输出预处理器输出的数据进行比对，无差错则送到数字基带处理器2的调制器进行编码调制，最后将数字信号发送到无线信号收发器3的调制电路进行ASK调制，由天线4发送出去。

ASK 是Amplitude Shift Keying，振幅键控方式。这种调制方式是根据信号的不同，调节正弦波的幅度。

数字基带处理器2的工作原理如下：

解调器接收无线信号收发器3的解调电路提供的解调数据后，经解调器解码输出解码数据，解码数据分别提供给输入预处理和循环校验；输入预处理完成对解码数据的输入预处理，生成数据和命令输出到微处理器，同时循环校验完成对解码数据的循环校验生成校验结果输出到微处理器，微处理器比对校验结果与输入预处理器输出的数据是否一致，如果一致则控制AD转换器控制信号拉高为高电平，A/D转换器开始工作，执行心电信号采集动作，把心电信号转化为数字信号，否则放弃。若执行数据和命令处理则经微处理器分析和处理后生成几路控制信号分别至伪随机发生器、碰撞计数器、定时计数器、时钟产生和复位产生，生成地址信号到存储器5控制，并输出发送伪随机数到输出预处理，存储器5控制根据地址信号访问存储器5（EEPROM）并输出发送存储数据到输出预处理生成发送数据到循环校验，循环校验完成对发送数据的循环编码，生成待调制数据输出到无线信号收发器3的调制电路。

电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5均设置为100千欧，电阻R6、电阻R7均设置为2兆欧，电阻R8、电阻R9、电阻R10均设置为510千欧，电阻R11、电阻R12均设置为10千欧，电阻R13设置为15千欧，电阻R14设置为1千欧，电阻15、电阻R16均设置为24.9千欧，电阻R17设置为6.2千欧，电阻R18、电阻R19均设置为6.8千欧，电阻R20设置为56千欧，电阻R21设置为3.3千欧，电阻R22设置为33.3千欧，电阻R23设置为27千欧，电阻R24设置为750千欧，电容C1设置为0.1微法，电容C2设置为750微法，电容C3、电容C4设置为10微法，电容C5设置为1微法，电容C6、电容C7、电容C8、电容C9均设置为0.47微法。

本发明的整体工作原理如下：

当电子标签的电极片RA、电极片LA和电极片LL正确安放在人体，电极片RA心电信号经放大器U1组成的缓冲放大电路，电极片LA心电信号经放大器U2组成的缓冲放大电路，放大器U1和放大器U2的输出信号分别与放大器U3（前置放大电路）的反相输入端和同相输入端相接构成差分输入方式，对差分信号放大100倍，放大器U3前置放大级中的共模电压经放大器U4构成的右腿驱动电路13倒相放大后再加回体表上克服50Hz共模干扰，体现高CMRR（共模抑制比）。将放大器U3前置放大级中的共模电压经有源屏蔽驱动电路使其输入端的共模电压1：1地输出，并通过输出端各自电阻加到电极片的导联线（电缆）屏蔽层SH上，即两个输入导联线（电缆）屏蔽层SH由共模输入电压驱动，而不是接地，导联线（电缆）输入芯线和屏蔽层SH之间的共模电压为零。放大器U3输出信号经放大器U6构成的低通滤波器15，过滤混杂在心电信号中的100Hz以上的干扰信号，放大器U6输出信号经放大器U7组成的高通滤波器16，过滤混杂在心电信号中的0.05Hz以下的干扰信号，放大器U7输出信号经放大器U8组成的主放大电路17，对信号起10倍放大，放大器U8输出信号经放大器U9构成的50Hz陷波电路18滤除信号中夹杂的50Hz干扰信号，然后输出至数字基带处理器2的A/D输出接口，进行信号的模拟信号转换成数字信号，经数字基带处理器2计算分析，最终得到一心电信号值，通过数字基带处理器2周期性地采集心电信号，就可以形成一定时间内的心电变化曲线，达到连续监测心电信号变化的作用，心电数据经调制后通过无线信号收发器3发送到读写器。

体表心电信号的产生机理：人体心电信号的产生是由于在心肌细胞一端的细胞膜受到一定程度的刺激（或阈刺激）时，对钾、钠、氯、钙等离子的通透性发生改变，引起膜内外的阴阳离子产生流动，使心肌细胞除极化和复极化，并在此过程中与尚处于静止状态的邻近细胞膜构成一对电偶，利用电极片置于体表可把此变化过程检测出来。

本发明的一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签，其使用过程如下：

电极片RA安放在锁骨下，靠近右肩，电极片LA安放在锁骨下，靠近左肩，电极片LL安放在左下腹，标签上电后，首先对无线信号收发器3及微处理器等进行初始化，心电信号采集电路1采集体表弱电信号的前期准备，完成无线信号收发器3中的收发地址、收发频率、发射功率、无线传输速率、无线收发模式以及循环校验的长度和有效数据长度等信息的设置，并按照预设的规则周期性的进行信号发射，当电子标签进入读写器的作用区域，读写器获取到标签发射出来的信息，即完成了对标签的识别过程，而心电信号采集电路1把定时采集到的信号经过放大滤波等转换成电信号后传送给数字基带处理器2的微处理器，微处理器把这些数据传送给无线信号收发器3，无线信号收发器再通过天线4把信息发送出去；读写器把接收到的心电信号经过A/D转换等处理后通过液晶显示或者打印机打印出来。

实施例2。

一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签，本实施例的其它结构与实施例1相同，不同之处在于：稳压电路通过充电管理电路外接有电池，若整流电路未向稳压电路供电时，则由外接的电池为稳压电路提供电源。外接电池设置为3伏。充电管理电路提供正负电极与外接电池连接。

通过外接3伏电池可以在没有射频场的情况下提供标签工作所需电压，并可以在射频场条件下对电池进行充电。

本发明在采用心电信号采集电路的射频识别电子标签的同时兼顾了射频场中普通无源超高频或微波电子标签的功能，由于增加了外接电池供电的功能，无论外界有无射频场均能完成对心电信息的记录。由于本发明采用的是无源或半无源超高频或微波电子标签，还可以有效的减小功耗和产品的体积，降低了对外部电源的依赖，增强了对于各种特殊应用场合的实用性。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签，其特征在于：包括有心电信号采集电路、数字基带处理器、无线信号收发器、天线和存储器，心电信号采集电路的输出端与数字基带处理器的输入端连接，数字基带处理器的输出端与无线信号收发器的输入端连接，无线信号收发器与天线双向连接，数字基带处理器与存储器双向连接。

2.根据权利要求1的一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签，其特征在于：心电信号采集电路包括电极片RA、电极片LA、电极片LL、缓冲放大器、前置放大电路、右腿驱动电路、屏蔽层驱动电路、低通滤波器、高通滤波器、主放大电路、50Hz陷波电路和屏蔽层SH；

电极片RA通过导联线与缓冲放大器的第一输入端连接，电极片LA通过导联线与缓冲放大器的第二输入端连接，缓冲放大器的第一输出端与前置放大电路的第一输入端连接，缓冲放大器的第二输出端与前置放大电路的第二输入端连接，前置放大电路的输出端与低通滤波器的输入端连接，低通滤波器的输出端与高通滤波器的输入端连接，高通滤波器的输出端与主放大电路的输入端连接，主放大电路的输出端与50Hz陷波电路的输入端连接，50Hz陷波电路的输出端与数字基带处理器的输入端连接；

前置放大电路的第三输入端分别与右腿驱动电路的输出端以及屏蔽层驱动电路的输出端连接，电极片LL通过导联线与右腿驱动电路的输入端连接，屏蔽层驱动电路的输入端与屏蔽层SH连接。

3.根据权利要求2的一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签，其特征在于：缓冲放大器包括放大器U1、放大器U2、电阻R1和电阻R2，电阻R2一端与电极片RA连接，电阻R2另一端与放大器U1的2脚连接，放大器U1的3脚与放大器U1的4脚连接，电阻R1一端与电极片LA连接，电阻R1另一端与放大器U2的2脚连接，放大器U2的3脚和放大器U2的4脚连接；  

前置放大电路包括放大器U3、电阻R15、电阻R16和电阻R17，放大器U3的3脚与放大器U1的4脚连接，放大器U3的2脚与放大器U2的4脚连接，放大器U3的7脚分别与电阻R17一端、电阻R15一端连接，电阻R17另一端分别与放大器U3的8脚、电阻R16一端连接，电阻R15另一端与电阻R16另一端连接；

右腿驱动电路包括放大器U4、电容C5、电阻R12和电阻R14，电阻R14一端分别与电阻R15另一端、电阻R12一端、放大器U4的3脚连接，电阻R14另一端与电容C5一端连接，电容C5另一端与电阻R12另一端连接，放大器U4的2脚与电源地连接，放大器U4的4脚与电极片LL连接；

屏蔽层驱动电路包括放大器U5，放大器U5的2脚与电阻R15另一端连接，放大器U5的3脚分别与放大器U5的4脚、屏蔽层SH连接；

低通滤波器包括放大器U6、电阻R3、电阻R6、电阻R7、电阻R20、电容C1和电容C2，电阻R6一端与放大器U3的4脚连接，电阻R6另一端分别与电阻R7一端、电容C2一端连接，电阻R7另一端分别与电容C1一端、放大器U6的2脚连接，电容C1另一端与电源地连接，电容C2另一端分别与放大器U6的4脚、电阻R20一端连接，电阻R20另一端分别与放大器U6的3脚、电阻R3一端连接，电阻R3另一端与电源地连接；

高通滤波器包括放大器U7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R24、电容C3和电容C4，电容C3一端与放大器U6的4脚连接，电容C3另一端分别与电容C4一端、电阻R9一端连接，电阻R9另一端分别与放大器U7的4脚、电阻R10一端连接，电阻R10另一端分别与放大器U7的3脚、电阻R24一端连接，电阻R24另一端与电源地连接，电容C4另一端分别与放大器U7的2脚、电阻R8一端连接，电阻R8另一端与电源地连接；

主放大电路包括放大器U8、电阻R5、电阻11和电阻R13，电阻R11的一端与放大器U7的4脚连接，电阻R11另一端与放大器U8的2脚连接，放大器U8的3脚分别与电阻R13一端、电阻R5一端连接，电阻R13另一端与电源地连接，电阻R5另一端与放大器U8的4脚连接；

50Hz陷波电路包括放大器U9、电阻R4、电阻R18、电阻R19、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电容C6、电容C7、电容C8和电容C9，电容C6一端分别与放大器U8的4脚、电阻R18一端连接，电容C6另一端分别与电容C8一端、电阻R4一端连接，电容C8另一端分别与电阻R19一端、放大器U9的2脚连接，电阻R4另一端与电阻R21一端连接，电阻R21另一端分别与放大器U9的4脚、电阻R23一端连接，电阻R23另一端分别与放大器U9的3脚、电阻R22一端连接，电阻R22另一端与电源地连接，电阻R19另一端分别与电容C9一端、电容C7一端、电阻R18另一端连接，电容C9另一端、电容C7另一端分别与电源地连接；

放大器U1的1脚、放大器U2的1脚、放大器U3的1脚、放大器U4的1脚、放大器U5的1脚、放大器U6的1脚、放大器U7的1脚、放大器U 8的1脚、放大器U9的1脚连接电源VCC，放大器U1的5脚、放大器U2的5脚、放大器U3的5脚、6脚、放大器U4的5脚、放大器U5的5脚、放大器U6的5脚、放大器U7的5脚、放大器U 8的5脚、放大器U9的5脚分别连接电源地。

4.根据权利要求3的一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签，其特征在于：无线信号收发器包括天线接口RF+、天线接口RF-、ESD保护电路、整流电路、稳压电路、调制电路、解调电路、复位电路、时钟电路和充电管理电路，天线接口RF+、天线接口RF-与天线连接，天线接口RF+和天线接口RF-之间并列连接有ESD保护电路和整流电路，整流电路的输出端分别与稳压电路的输入端、充电管理电路的输入端连接，稳压电路为时钟电路、复位电路、解调电路、调制电路、心电信号采集电路和数字基带处理器提供1.8伏电压。

5.根据权利要求4的一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签，其特征在于：稳压电路通过充电管理电路外接有电池，若整流电路未向稳压电路供电时，则由外接的电池为稳压电路提供电源。

6.根据权利要求4的一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签，其特征在于：数字基带处理器包括A/D转换器、解调器、循环校验器、调制器、输入预处理器、输出预处理器、存储控制器、微处理器、定时计数器、碰撞计数器、伪随机数发生器、复位产生器和时钟产生器；

放大器U9的4脚与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器的输出端与微处理器的1脚连接，微处理器的12脚与A/D转换器的控制端连接，输入预处理器的第一输出端与微处理器的2脚连接，输入预处理器的第二输出端与微处理器的3脚连接，解调器的第一输出端与输入预处理器的输入端连接，解调器的第二输出端与循环校验器的第一输入端连接，循环校验器的第一输出端与微处理器的4脚连接，微处理器的5脚与输出预处理器的第一输入端连接，输出预处理器的输出端与循环校验器的第二输入端连接，循环校验器的第二输出端与调制器的输入端连接，微处理器的6脚与存储控制器的输入端连接，存储控制器的第一输出端与输出预处理器的第二输入端连接，存储控制器的第二输出端与存储器的输入端连接；

微处理器的7脚与时钟产生器的第一输入端连接，微处理器的8脚与复位产生器的第一输入端连接，微处理器的9脚与伪随机数发生器的输入端连接，微处理器的10脚与碰撞计数器的输入端连接，微处理器的11脚与定时计数器的输入端连接；无线信号收发器的解调电路的输出端与数字基带处理器的解调器的输入端连接，无线信号收发器的复位电路的输出端与数字基带处理器的复位产生器的第二输入端连接，无线信号收发器的时钟电路的输入端与数字基带处理器的时钟产生器的第二输入端连接，数字基带处理器的调制器的输出端与无线信号收发器的调制电路的输入端连接；

由天线接口RF+和天线接口RF-接收到的信号经过解调电路的ASK解调后送到数字基带处理器的解调器，经过解调器的数字解调后送到循环校验器，与输出预处理器输出的数据进行比对，无差错则送到数字基带处理器的调制器进行编码调制，最后将数字信号发送到无线信号收发器的调制电路进行ASK调制，由天线发送出去。

7.根据权利要求3的一种集成心电信号采集电路的RFID电子标签，其特征在于：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5均设置为100千欧，电阻R6、电阻R7均设置为2兆欧，电阻R8、电阻R9、电阻R10均设置为510千欧，电阻R11、电阻R12均设置为10千欧，电阻R13设置为15千欧，电阻R14设置为1千欧，电阻15、电阻R16均设置为24.9千欧，电阻R17设置为6.2千欧，电阻R18、电阻R19均设置为6.8千欧，电阻R20设置为56千欧，电阻R21设置为3.3千欧，电阻R22设置为33.3千欧，电阻R23设置为27千欧，电阻R24设置为750千欧，电容C1设置为0.1微法，电容C2设置为750微法，电容C3、电容C4设置为10微法，电容C5设置为1微法，电容C6、电容C7、电容C8、电容C9均设置为0.47微法。

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