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多通道心电采集系统设计

2020-12-10阅读(649)

多通道心电采集系统设计

论文摘要

在现代社会中,更多的人对心电监护设备的需求越来越强烈。一些患有轻微心脏疾病或者是刚经历疾病处于恢复期的病人,需要在日常生活中随时监护自身心脏的情况；也有一些心脏病患者会有突发疾病的可能,需要长时问的观察以捕捉某些特殊信息；还有一些活动不是很方便的病人,不能时常去医院就诊。基于上述的情况,设计一种便携式心电监护设备实时检测人体心脏状态并进行数据分析,对于心脏疾病的及早发现以及治疗具有重要意义。本文介绍了一种基于国际12导联标准的多通道便携式心电监护设备,该设备分别由模拟板和数字板组成。模拟板的电路主要由输入缓冲电路、前置放大电路、50Hz陷波电路、高通滤波电路、低通滤波电路、主放大电路、电平抬升电路、基于MSP430单片机的A/D转换电路以及通道巡检电路组成。主要作用为对采集到的心电信号进行放大、滤波的同时,抑制夹杂在心电信号中的共模干扰信号,并最终将调理后的心电信号传送给MSP430集成的A/D转换器进行模数转换。在MSP430外围电路方面,使用外部+3.3V电源为ADC12供电,使用频率为32768Hz的低频晶振作为定时器TimerA的辅助时钟,从而控制ADC12的采样频率。在A/D转换软件方面,将ADC12配置成序列通道单次转换模式,采样频率控制在500Hz。最终利用串口以波特率11520bps的速度将数据传送给ARM。数字板的电路主要由ARM（S3C2440）处理器及相关的外围电路、无线发射模块电路、无线接收模块电路组成。其中无线发射模块的主控MCU为ARM处理器,而无线接收模块的MCU为AT90S8515单片机。ARM处理器主要完成心电数据的数字处理,而外围电路中的FLASH、SD卡作为数据的存储器,TFT触屏作为显示设备起到人机交互的作用。在ARM处理器与PC终端的通信中,本系统使用的无线传输电路取代了传统的RS232串口或者USB口方式,使心电设备的使用不受短距离的约束。在无线发射模块以及接收模块中,分别由ARM和AT90S8515单片机控制发送／接收芯片nRF905完成心电数据的无线通信。在接收模块中AT90S8515将接收到的数据以USB口的方式传递给PC终端,由PC完成最终的数据分析处理。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题研究背景及科学意义
  • 1.2 国内外发展状况及趋势
  • 1.3 心电图的波形特点及分析
  • 1.4 本文主要研究内容
  • 第2章 心电监护设备总体电路设计
  • 2.1 医用电极导联模式
  • 2.2 设备总体设计要求
  • 2.3 设备总体设计框架
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 心电信号调理电路
  • 3.1. 导联输入缓冲电路
  • 3.1.1 缓冲电路的必要性
  • 3.1.2 输入缓冲电路
  • 3.2 放大电路
  • 3.2.1 前置放大电路
  • 3.2.2 主放大电路
  • 3.3 滤波电路
  • 3.3.1 50Hz陷波电路
  • 3.3.2 高通滤波电路
  • 3.3.3 低通滤波电路
  • 3.4 电平抬升电路
  • 3.5 右腿驱动电路
  • 3.6 医用电极防脱落电路
  • 3.7 模拟板电路电源设计
  • 3.8 本章小结
  • 第4章 基于MSP430单片机的信号采集和传输
  • 4.1 MSP430单片机概述
  • 4.2 单片机最小系统
  • 4.3 模拟心电信号的采集以及发送
  • 4.3.1 A/D转换及发送硬件设计
  • 4.3.2 A/D转换及发送软件设计
  • 4.4 本章小节
  • 第5章 心电监护设备数字系统
  • 5.1 电路总体结构框架设计
  • 5.2 射频收发模块工作原理
  • 5.3 数据的无线发送
  • 5.4 数据的无线接收
  • 5.5 本章小结
  • 第6章 全文总结与展望
  • 6.1 全文总结
  • 6.2 前景展望
  • 参考文献
  • 作者在攻读硕士学位期间参加的项目
  • 致谢

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