更新时间：2026-04-08
医学电子教学仪器综合实验箱为医学电子综合教学实验平台，内置工业级计算机、4位半精度万用表、50Msps示波器及信号发生器，集成ARM Cortex-M3开发环境与Arduino UNO。支持心电、肌电、皮肤电等生物电信号采集与滤波处理，配备可编程电刺激模块及11种医学传感器，适用于生物医学工程、医学电子技术等专业的信号处理、嵌入式开发与医疗仪器设计实训。
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（参考图片）
一、产品概述
医学电子教学仪器综合实验箱是面向高校医学电子、生物医学工程、电子信息及护理信息化等专业设计的新一代综合教学实验平台。平台突破传统医学电子实验箱仅支持模拟电路的局限，将内置计算机、专业数字仪表、嵌入式开发平台与多类型医学传感器深度融合，构建「模拟 + 数字 + 嵌入式」三位一体的完整教学生态。
适用专业与课程：
适用专业 | 对应核心课程 |
生物医学工程 | 生物医学信号处理、医疗仪器设计、嵌入式系统开发 |
医学电子技术 | 模拟电子电路、医学传感器原理、数字信号处理 |
电子信息工程 | 单片机原理与应用、传感器技术、信号与系统 |
护理信息化 / 医疗器械 | 医疗设备原理、生命体征监测技术 |
二、内置一体计算机
医学电子教学仪器综合实验箱标配工业级嵌入式计算机，解决传统实验箱「必须外配电脑」的痛点。所有编程IDE、上位机软件、数据分析工具均预装于内置计算机，实验室无需额外配置电脑资源。
参数 | 规格 |
处理器 | x86架构，主频 2.16GHz，运行稳定流畅 |
内存 | DDR3L SODIMM 4GB |
存储 | 固态硬盘（SSD），系统启动快，读写稳定 |
显示屏 | 14寸 IPS屏，1920×1080分辨率，60Hz，广视角高色准 |
USB接口 | 1× USB 3.0 + 3× USB 2.0（连接微控制器烧录器、外设） |
视频输出 | 1× HDMI + 1× VGA（可接投影仪或大屏，便于课堂演示） |
音频接口 | 耳机接口 + 麦克风 |
串口 | 1× COM（RS-232，可直连串口设备） |
网络 | 2× 千兆以太网（校园网 + 实验局域网独立隔离） |
无线扩展 | 2× 天线接口，支持WiFi/蓝牙模块扩展 |
输入设备 | 标配蓝牙无线键盘 + 无线鼠标 |
系统防护 | 自恢复还原系统，一键还原出厂状态，有效防止病毒及误操作 |
启动方式 | 支持上电自启动，减少课前准备时间 |
三、内置仪表 专业数字仪表
装置内嵌内置数字仪表多合一数字仪表，集成4位半精度万用表、50Msps数字示波器与信号发生器于一体，配备3.5寸触摸屏，取代传统实验箱中分散的低精度测量单元，为学生提供专业级仪器操作体验。
仪表模块 | 核心规格 | 教学用途 |
数字万用表 | 4位半精度，60000计数，5ppm基准，TRMS真有效值 直流/交流电压电流、电阻、电容、二极管、温度、通断 | 精确测量各实验节点参数，TRMS功能用于非正弦波分析 |
数字示波器 | 10位ADC采样，50Msps采样率，10MHz带宽，64Kpts深存储 3.5寸触摸屏操作 | 实时观测生理信号波形、滤波效果、微控制器DAC输出、电刺激脉冲 |
信号发生器 | 内置多种波形（正弦/方波/三角波等） 频率/幅值可调 | 为滤波器、放大器实验提供标准测试信号 |
说明：【对比】内置仪表精度指标远超市场常见实验箱内置万用表（±1%）：5ppm基准+TRMS真有效值，适合高要求的医学信号精密测量教学场景。
四、嵌入式开发平台
这是本平台相对所有同类产品最核心的差异化能力。平台内置ARM Cortex-M3微控制器微控制器开发环境与Arduino UNO，学生可直接在平台上完成嵌入式程序的编写、编译、烧录与调试全流程，无需额外购置开发板。
资源 | 规格 | 实验用途 |
处理器 | ARM Cortex-M3，72MHz | 嵌入式实时控制，FreeRTOS多任务实验 |
存储 | 256KB Flash，48KB RAM | 完整例程库存储，多传感器并行数据缓存 |
ADC | 12位精度，最高1Msps，8+通道 | 生物电信号数字化采集，传感器数据读取 |
DAC | 12位，2通道 | 学生编程实现DDS波形生成（由示波器观测验证） |
通信总线 | I2C×2，SPI×2，UART×3 | 驱动全部数字传感器，上传数据至内置计算机 |
定时器 | TIM1–TIM4，支持PWM/捕获 | 精确定时，频率测量，PWM控制 |
烧录调试 | 板载ST-Link V2，USB直连内置计算机 | 无需外部烧录器，一键下载程序 |
GPIO扩展 | 全部引脚引出至2.54mm排针 | 自由接线，兼容杜邦线实验 |
预装开发软件（内置计算机）
软件 | 用途 |
Keil MDK / 微控制器CubeIDE | 微控制器专业开发IDE，支持在线调试（通过ST-Link） |
Arduino IDE | Arduino开发环境，一键编译烧录 |
上位机 | 传感器数据实时显示，FFT频谱分析，CSV/Excel数据导出 |
串口调试助手 | 微控制器与内置计算机串口通信调试 |
全套例程库 | 覆盖全部传感器与实验模块，开箱即用 |
五、生物电信号采集与处理
生物电信号采集是医学电子教学的核心实验内容。DICE-K850配备专业级生物电信号放大前端电路，可直接采集人体心电（ECG）、肌电（EMG）、脑电（EEG）及皮肤电（GSR）等微弱生物电信号，并通过内置示波器实时观测波形。
1、生物电信号放大模块
参数 | 规格 |
核心芯片 | 心电采集模块心电采集模块（内置放大+滤波） |
电压增益 | 10 – 1000 倍，连续可调 |
频率带宽 | 0.1Hz – 20kHz（覆盖EEG至EMG全范围） |
共模抑制比（CMRR） | ≥ 100dB（有效抑制50Hz工频干扰） |
输入阻抗 | ≥ 100MΩ（不影响皮肤电极接触阻抗） |
输入保护 | TVS管 + 限流保护，防静电损坏 |
信号输出 | 模拟输出端子（接内置示波器）+ 微控制器ADC同步采集 |
适用信号 | ECG心电（心电采集模块采集）、EMG肌电（肌电采集模块采集）、GSR皮肤电 |
说明：为什么需要专用前端放大？— 人体心电信号仅约1mV，内置仪表等通用仪表无法直接测量。仪表放大器前端将信号放大至可测范围，同时以≥100dB的CMRR抑制环境电磁干扰，确保波形清晰。
2、有源模拟滤波器模块
配置四种经典有源滤波器电路，供学生深入理解模拟滤波原理，并与微控制器数字滤波器（FIR/IIR）形成实验对比。
滤波类型 | 典型教学应用 |
低通滤波器（LPF） | 滤除EMG中的高频噪声，保留有用生理信号 |
高通滤波器（HPF） | 消除ECG基线漂移（去除0.5Hz以下低频干扰） |
带通滤波器（BPF） | 提取特定频段生理信号（如脑电α波8–12Hz） |
带阻滤波器（BEF） | 50Hz工频陷波，去除电网干扰 |
六、电刺激实验模块
配置可编程PWM脉冲电刺激模块，用于神经肌肉电刺激原理实验、经皮电刺激（TENS）参数研究及电生理教学演示，适合医学院校生理学实验需求。
参数 | 规格 |
频率范围 | 1Hz – 150kHz，四档自动切换，精度约2% |
脉冲占空比 | 0% – 100%，独立连续可调 |
刺激幅值控制 | 由实验箱可调电源（0–12V）控制PWM幅值，连续调节 |
显示 | LCD液晶实时显示当前频率与占空比参数 |
参数记忆 | 掉电保存，重启后恢复上次设置 |
程序化控制 | 微控制器控制频率/占空比，实现自动刺激序列 |
安全保护 | 输出端串联限流保险，最大电流限制，内置示波器实时监测输出波形 |
说明：【联动实验】微控制器联动实验：学生编程控制可编程PWM脉冲模块自动改变刺激参数（频率扫描/占空比渐变），实现「嵌入式系统控制医疗刺激仪器」的完整工程实践场景。
七、11种医学传感器原生支持
装置原生集成11种医学与环境传感器的标准化接口，覆盖生命体征监测、环境感知、运动检测等多个领域。
1、生命体征类传感器
传感器 | 测量参数 | 接口 | 典型实验 |
表面肌电表面肌电传感器 | 单通道干电极肌电信号 | 模拟 → 生物电前端 → ADC | 肌电采集、手势识别原型 |
Grove GSR皮肤电传感器 | 皮肤电阻/电导率（情绪应激） | 模拟 → ADC | 皮肤电与心理应激关系实验 |
光电血氧心率模块 | 光电容积脉搏波（PPG）血氧+心率 | I2C | SpO2/HR算法实现与验证 |
铂电阻精密温度传感器 | 精密温度 | SPI | 体温精密测量，与内置仪表对比标定 |
电极套件 | 体表心电（ECG） | 电极 → 生物电前端 | ECG波形采集与QRS识别 |
2、环境与特种传感器
传感器 | 测量参数 | 接口 | 典型实验 |
TVOC气体传感器/TVOC/eCO2气体传感器 | TVOC / eCO2 空气质量 | I2C | 室内空气质量监测系统 |
TDS水质传感器 | 溶解性固体（水质检测） | 模拟 → ADC | 水质检测与ADC线性化 |
微波多普勒雷达模块 | 10.525GHz运动探测，数字Signal输出 | GPIO数字输入 | 非接触运动检测，感应距离调节实验 |
脉搏传感器 | 光电脉搏波 | 模拟 → ADC | 脉率测量与波形分析 |
八、供电与安全系统
1、多路独立稳压电源
电源路数 | 输出规格 | 主要用途 |
路1 | 0 – 12V / 1A，连续可调 | 通用实验供电 + PWM电刺激幅值控制 |
路2 | 0 – 24V / 1A，连续可调 | 大功率模拟电路实验 |
路3 | 固定 +5V / 2A（含USB-A接口） | 内置仪表仪表供电 + 传感器模块供电 |
路4 | 固定 +3.3V / 1A | 微控制器 / Arduino逻辑电路专用 |
2、安全保护设计
（1）短路/过载自动保护：各路独立保护，触发后自动切断，故障排除后手动恢复
（2）电刺激限流保险：输出端串联限流保护，最大电流严格限制
（3）接地保护：接地电阻 ≤ 4Ω，整体绝缘电阻 ≥ 10MΩ
九、支持实验项目
1、模拟电路基础实验
(1)运算放大器特性实验（反相/同相/差动放大器）
(2)有源低通/高通/带通/带阻滤波器设计与频响测试
(3)整流稳压电源电路设计与参数测量
(4)电阻/电容/二极管/三极管特性综合测量
2、生物电信号实验
(1)心电（ECG）信号采集、放大与波形分析
(2)肌电（EMG）信号采集与频谱分析
(3)皮肤电（GSR）与情绪/应激关系实验
(4)信号放大与滤波综合实验——心电采集模块 ECG输出→有源滤波器（LPF/HPF/BPF/陷波）→内置示波器对比观测
3、嵌入式开发实验
(1)微控制器GPIO / 定时器 / 中断基础实验
(2)微控制器ADC多通道生理信号数字化采集
(3)微控制器DAC + DDS波形编程生成（示波器实时观测）
(4)I2C总线：血氧心率传感器血氧心率数据读取与算法实现
(5)SPI总线：铂电阻温度模块铂电阻精密温度测量
(6)UART串口：传感器数据实时上传内置计算机
4、电刺激实验
(1)神经肌肉电刺激原理与参数实验
(2)微控制器串口程序化控制刺激序列（嵌入式联动实验）
(3)频率-效应关系研究（频率扫描自动实验）
5、多传感器融合实验（综合进阶）
(1)多参数生命体征同步监测原型
(2)环境质量综合监测系统
(3)运动检测与感应距离调节实验
(4)肌电手势识别原型系统
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