更新時間：2026-04-08
醫學電子教學儀器綜合實驗箱為醫學電子綜合教學實驗平臺，內置工業級計算機、4位半精度萬用表、50Msps示波器及信號發生器，集成ARM Cortex-M3開發環境與Arduino UNO。支持心電、肌電、皮膚電等生物電信號采集與濾波處理，配備可編程電刺激模塊及11種醫學傳感器，適用于生物醫學工程、醫學電子技術等專業的信號處理、嵌入式開發與醫療儀器設計實訓。
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（參考圖片）
一、產品概述
醫學電子教學儀器綜合實驗箱是面向高校醫學電子、生物醫學工程、電子信息及護理信息化等專業設計的新一代綜合教學實驗平臺。平臺突破傳統醫學電子實驗箱僅支持模擬電路的局限，將內置計算機、專業數字儀表、嵌入式開發平臺與多類型醫學傳感器深度融合，構建「模擬 + 數字 + 嵌入式」三位一體的完整教學生態。
適用專業與課程：
適用專業 | 對應核心課程 |
生物醫學工程 | 生物醫學信號處理、醫療儀器設計、嵌入式系統開發 |
醫學電子技術 | 模擬電子電路、醫學傳感器原理、數字信號處理 |
電子信息工程 | 單片機原理與應用、傳感器技術、信號與系統 |
護理信息化 / 醫療器械 | 醫療設備原理、生命體征監測技術 |
二、內置一體計算機
醫學電子教學儀器綜合實驗箱標配工業級嵌入式計算機，解決傳統實驗箱「必須外配電腦」的痛點。所有編程IDE、上位機軟件、數據分析工具均預裝于內置計算機，實驗室無需額外配置電腦資源。
參數 | 規格 |
處理器 | x86架構，主頻 2.16GHz，運行穩定流暢 |
內存 | DDR3L SODIMM 4GB |
存儲 | 固態硬盤（SSD），系統啟動快，讀寫穩定 |
顯示屏 | 14寸 IPS屏，1920×1080分辨率，60Hz，廣視角高色準 |
USB接口 | 1× USB 3.0 + 3× USB 2.0（連接微控制器燒錄器、外設） |
視頻輸出 | 1× HDMI + 1× VGA（可接投影儀或大屏，便于課堂演示） |
音頻接口 | 耳機接口 + 麥克風 |
串口 | 1× COM（RS-232，可直連串口設備） |
網絡 | 2× 千兆以太網（校園網 + 實驗局域網獨立隔離） |
無線擴展 | 2× 天線接口，支持WiFi/藍牙模塊擴展 |
輸入設備 | 標配藍牙無線鍵盤 + 無線鼠標 |
系統防護 | 自恢復還原系統，一鍵還原出廠狀態，有效防止病毒及誤操作 |
啟動方式 | 支持上電自啟動，減少課前準備時間 |
三、內置儀表 專業數字儀表
裝置內嵌內置數字儀表多合一數字儀表，集成4位半精度萬用表、50Msps數字示波器與信號發生器于一體，配備3.5寸觸摸屏，取代傳統實驗箱中分散的低精度測量單元，為學生提供專業級儀器操作體驗。
儀表模塊 | 核心規格 | 教學用途 |
數字萬用表 | 4位半精度，60000計數，5ppm基準，TRMS真有效值 直流/交流電壓電流、電阻、電容、二極管、溫度、通斷 | 精確測量各實驗節點參數，TRMS功能用于非正弦波分析 |
數字示波器 | 10位ADC采樣，50Msps采樣率，10MHz帶寬，64Kpts深存儲 3.5寸觸摸屏操作 | 實時觀測生理信號波形、濾波效果、微控制器DAC輸出、電刺激脈沖 |
信號發生器 | 內置多種波形（正弦/方波/三角波等） 頻率/幅值可調 | 為濾波器、放大器實驗提供標準測試信號 |
說明：【對比】內置儀表精度指標遠超市場常見實驗箱內置萬用表（±1%）：5ppm基準+TRMS真有效值，適合高要求的醫學信號精密測量教學場景。
四、嵌入式開發平臺
這是本平臺相對所有同類產品最核心的差異化能力。平臺內置ARM Cortex-M3微控制器微控制器開發環境與Arduino UNO，學生可直接在平臺上完成嵌入式程序的編寫、編譯、燒錄與調試全流程，無需額外購置開發板。
資源 | 規格 | 實驗用途 |
處理器 | ARM Cortex-M3，72MHz | 嵌入式實時控制，FreeRTOS多任務實驗 |
存儲 | 256KB Flash，48KB RAM | 完整例程庫存儲，多傳感器并行數據緩存 |
ADC | 12位精度，最高1Msps，8+通道 | 生物電信號數字化采集，傳感器數據讀取 |
DAC | 12位，2通道 | 學生編程實現DDS波形生成（由示波器觀測驗證） |
通信總線 | I2C×2，SPI×2，UART×3 | 驅動全部數字傳感器，上傳數據至內置計算機 |
定時器 | TIM1–TIM4，支持PWM/捕獲 | 精確定時，頻率測量，PWM控制 |
燒錄調試 | 板載ST-Link V2，USB直連內置計算機 | 無需外部燒錄器，一鍵下載程序 |
GPIO擴展 | 全部引腳引出至2.54mm排針 | 自由接線，兼容杜邦線實驗 |
預裝開發軟件（內置計算機）
軟件 | 用途 |
Keil MDK / 微控制器CubeIDE | 微控制器專業開發IDE，支持在線調試（通過ST-Link） |
Arduino IDE | Arduino開發環境，一鍵編譯燒錄 |
上位機 | 傳感器數據實時顯示，FFT頻譜分析，CSV/Excel數據導出 |
串口調試助手 | 微控制器與內置計算機串口通信調試 |
全套例程庫 | 覆蓋全部傳感器與實驗模塊，開箱即用 |
五、生物電信號采集與處理
生物電信號采集是醫學電子教學的核心實驗內容。DICE-K850配備專業級生物電信號放大前端電路，可直接采集人體心電（ECG）、肌電（EMG）、腦電（EEG）及皮膚電（GSR）等微弱生物電信號，并通過內置示波器實時觀測波形。
1、生物電信號放大模塊
參數 | 規格 |
核心芯片 | 心電采集模塊心電采集模塊（內置放大+濾波） |
電壓增益 | 10 – 1000 倍，連續可調 |
頻率帶寬 | 0.1Hz – 20kHz（覆蓋EEG至EMG全范圍） |
共模抑制比（CMRR） | ≥ 100dB（有效抑制50Hz工頻干擾） |
輸入阻抗 | ≥ 100MΩ（不影響皮膚電極接觸阻抗） |
輸入保護 | TVS管 + 限流保護，防靜電損壞 |
信號輸出 | 模擬輸出端子（接內置示波器）+ 微控制器ADC同步采集 |
適用信號 | ECG心電（心電采集模塊采集）、EMG肌電（肌電采集模塊采集）、GSR皮膚電 |
說明：為什么需要專用前端放大？— 人體心電信號僅約1mV，內置儀表等通用儀表無法直接測量。儀表放大器前端將信號放大至可測范圍，同時以≥100dB的CMRR抑制環境電磁干擾，確保波形清晰。
2、有源模擬濾波器模塊
配置四種經典有源濾波器電路，供學生深入理解模擬濾波原理，并與微控制器數字濾波器（FIR/IIR）形成實驗對比。
濾波類型 | 典型教學應用 |
低通濾波器（LPF） | 濾除EMG中的高頻噪聲，保留有用生理信號 |
高通濾波器（HPF） | 消除ECG基線漂移（去除0.5Hz以下低頻干擾） |
帶通濾波器（BPF） | 提取特定頻段生理信號（如腦電α波8–12Hz） |
帶阻濾波器（BEF） | 50Hz工頻陷波，去除電網干擾 |
六、電刺激實驗模塊
配置可編程PWM脈沖電刺激模塊，用于神經肌肉電刺激原理實驗、經皮電刺激（TENS）參數研究及電生理教學演示，適合醫學院校生理學實驗需求。
參數 | 規格 |
頻率范圍 | 1Hz – 150kHz，四檔自動切換，精度約2% |
脈沖占空比 | 0% – 100%，獨立連續可調 |
刺激幅值控制 | 由實驗箱可調電源（0–12V）控制PWM幅值，連續調節 |
顯示 | LCD液晶實時顯示當前頻率與占空比參數 |
參數記憶 | 掉電保存，重啟后恢復上次設置 |
程序化控制 | 微控制器控制頻率/占空比，實現自動刺激序列 |
安全保護 | 輸出端串聯限流保險，最大電流限制，內置示波器實時監測輸出波形 |
說明：【聯動實驗】微控制器聯動實驗：學生編程控制可編程PWM脈沖模塊自動改變刺激參數（頻率掃描/占空比漸變），實現「嵌入式系統控制醫療刺激儀器」的完整工程實踐場景。
七、11種醫學傳感器原生支持
裝置原生集成11種醫學與環境傳感器的標準化接口，覆蓋生命體征監測、環境感知、運動檢測等多個領域。
1、生命體征類傳感器
傳感器 | 測量參數 | 接口 | 典型實驗 |
表面肌電表面肌電傳感器 | 單通道干電極肌電信號 | 模擬 → 生物電前端 → ADC | 肌電采集、手勢識別原型 |
Grove GSR皮膚電傳感器 | 皮膚電阻/電導率（情緒應激） | 模擬 → ADC | 皮膚電與心理應激關系實驗 |
光電血氧心率模塊 | 光電容積脈搏波（PPG）血氧+心率 | I2C | SpO2/HR算法實現與驗證 |
鉑電阻精密溫度傳感器 | 精密溫度 | SPI | 體溫精密測量，與內置儀表對比標定 |
電極套件 | 體表心電（ECG） | 電極 → 生物電前端 | ECG波形采集與QRS識別 |
2、環境與特種傳感器
傳感器 | 測量參數 | 接口 | 典型實驗 |
TVOC氣體傳感器/TVOC/eCO2氣體傳感器 | TVOC / eCO2 空氣質量 | I2C | 室內空氣質量監測系統 |
TDS水質傳感器 | 溶解性固體（水質檢測） | 模擬 → ADC | 水質檢測與ADC線性化 |
微波多普勒雷達模塊 | 10.525GHz運動探測，數字Signal輸出 | GPIO數字輸入 | 非接觸運動檢測，感應距離調節實驗 |
脈搏傳感器 | 光電脈搏波 | 模擬 → ADC | 脈率測量與波形分析 |
八、供電與安全系統
1、多路獨立穩壓電源
電源路數 | 輸出規格 | 主要用途 |
路1 | 0 – 12V / 1A，連續可調 | 通用實驗供電 + PWM電刺激幅值控制 |
路2 | 0 – 24V / 1A，連續可調 | 大功率模擬電路實驗 |
路3 | 固定 +5V / 2A（含USB-A接口） | 內置儀表儀表供電 + 傳感器模塊供電 |
路4 | 固定 +3.3V / 1A | 微控制器 / Arduino邏輯電路專用 |
2、安全保護設計
（1）短路/過載自動保護：各路獨立保護，觸發后自動切斷，故障排除后手動恢復
（2）電刺激限流保險：輸出端串聯限流保護，最大電流嚴格限制
（3）接地保護：接地電阻 ≤ 4Ω，整體絕緣電阻 ≥ 10MΩ
九、支持實驗項目
1、模擬電路基礎實驗
(1)運算放大器特性實驗（反相/同相/差動放大器）
(2)有源低通/高通/帶通/帶阻濾波器設計與頻響測試
(3)整流穩壓電源電路設計與參數測量
(4)電阻/電容/二極管/三極管特性綜合測量
2、生物電信號實驗
(1)心電（ECG）信號采集、放大與波形分析
(2)肌電（EMG）信號采集與頻譜分析
(3)皮膚電（GSR）與情緒/應激關系實驗
(4)信號放大與濾波綜合實驗——心電采集模塊 ECG輸出→有源濾波器（LPF/HPF/BPF/陷波）→內置示波器對比觀測
3、嵌入式開發實驗
(1)微控制器GPIO / 定時器 / 中斷基礎實驗
(2)微控制器ADC多通道生理信號數字化采集
(3)微控制器DAC + DDS波形編程生成（示波器實時觀測）
(4)I2C總線：血氧心率傳感器血氧心率數據讀取與算法實現
(5)SPI總線：鉑電阻溫度模塊鉑電阻精密溫度測量
(6)UART串口：傳感器數據實時上傳內置計算機
4、電刺激實驗
(1)神經肌肉電刺激原理與參數實驗
(2)微控制器串口程序化控制刺激序列（嵌入式聯動實驗）
(3)頻率-效應關系研究（頻率掃描自動實驗）
5、多傳感器融合實驗（綜合進階）
(1)多參數生命體征同步監測原型
(2)環境質量綜合監測系統
(3)運動檢測與感應距離調節實驗
(4)肌電手勢識別原型系統
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