心电监护系统设计毕业设计

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基于STM32的心率血氧监测系统的毕业论文设计

基于STM32的心率血氧监测系统的毕业论文设计

设计一个基于STM32的心率血氧监测系统是一个具有挑战性和实际应用意义的课题。

以下是一个可能的毕业论文设计框架:1. 选题背景与意义:-介绍心率血氧监测系统在医疗保健领域中的重要性和应用价值,说明选择该主题的原因和意义。

2. 文献综述:-回顾相关的心率血氧监测技术,包括传感器原理、信号处理方法、嵌入式系统设计等方面的理论和应用现状,并分析已有的类似系统的特点和局限性。

3. 系统整体设计:-描述整个监测系统的设计思路和总体架构,包括硬件部分(传感器选择、信号采集电路、嵌入式处理器)和软件部分(数据处理算法、用户界面设计)。

4. 传感器选择与接口设计:-选择合适的心率血氧传感器,并设计传感器与STM32的接口电路和通讯协议,确保有效的数据采集和传输。

5. 数据采集与处理:-设计STM32的数据采集程序和信号处理算法,实现心率和血氧饱和度的准确测量和计算。

6. 嵌入式系统软件设计:-开发嵌入式系统的软件,包括实时数据处理、用户界面设计、数据存储和传输等功能。

7. 系统性能测试与验证:-进行系统的功能测试和性能验证,包括对测量结果的准确性和稳定性进行评估。

8. 实验结果分析:-分析实验结果,包括系统的准确性、灵敏度、响应速度等关键性能指标,并与市场上常见的商用设备进行比较。

9. 改进与展望:-针对实验结果中发现的问题和不足,提出系统改进的建议,并对未来的技术发展和应用前景进行展望。

10. 参考文献与引用:-在毕业论文中合理引用相关文献和资料,确保研究的可信度和学术性。

以上是基于STM32的心率血氧监测系统毕业论文设计的可能内容框架,希望可以为你提供一些启示。

在具体的研究过程中,还需要根据实际情况进行详细的研究和设计。

基于stm32的便携式心电图仪毕业设计

基于stm32的便携式心电图仪毕业设计

基于stm32的便携式心电图仪毕业设计****大学本科生毕业设计(论文)学院(系):******专业:******学生: **指导教师: ***完成日期 2012 年 5 月****本科生毕业设计(论文)基于STM32的便携式心电图仪设计Design of Portable ECG Device Based on STM32总计: 毕业设计(论文)25页表格: 1 个插图 : 19 幅***本科毕业设计(论文)基于STM32的便携式心电图仪设计Design of Portable ECG Device Based on STM32学院(系): ******专业: ******学生姓名: **学号: 069108209 指导教师(职称): ***评阅教师: 完成日期:********基于STM32的便携式心电图仪设计基于STM32的便携式心电图仪设计****** **[摘要] 本系统完成了基于STM32微处理器的心电采集及分析处理系统的方案设计、硬件和软件设计与实现,心电信号采集电路是其关键部分,主要完成信号的正确提取。

本系统属于典型的生物医学信号采集处理系统,处理的对象是强噪声背景下的微弱心电信号,噪声和干扰的存在对前端采集电路提出了更高的要求。

根据心电信号的特点,选用精密仪表放大器为主要元件设计了前置放大电路。

为更好的降低干扰的影响,设计了右腿驱动电路、高通、低通滤波电路以及陷波电路,成功提取了心电信息。

心电处理电路通过A/D转换把模拟信号转换成数字信号送至微处理器做进一步处理,该部分电路主要包括STM32处理器电路、LCD接口电路等,选用ST公司的低成本、低功耗的Cortex-M3核处理器STM32F103ZE作为控制核心。

[关键词] 心电采集;滤波电路;共模干扰;STM32Design of Portable ECG Device Based on STM32Electrical Engineering and Automation Specialty WANG JieAbstract: The system proposed a plan of ECG acquisition,analysis and processing system which based on STM32,and completed its hardware and software design.The core of the system is ECG acquisition circuit,whichis to complete the signal extraction. The system is a typical biomedical signal collecting- processing one, which processes weak signals instrong noise background.Because of the impact of noise and interference, the front-end acquisition circuit needs to have higherperformance.According to the characteristics of ECG,the precision instrumentation amplifiers are chosen to design the preamplifier circuit. In order to reduce the interference effects, right leg drive circuits, high-pass filter and low-pass filter is designed to extract the ECG signal.Through the A/D converter of ECG processing circuit, analog signals are converted into digital signals,which are sent to the microprocessor for further processing. ECG processing circuit, core of which is a microcontroller of low cost and low power Cortex-M3 by ST, mainly include power management circuits, STM32 processor circuits,LCD interface circuits and so on.Key words: Ecg acquisition;filter circuit;serial communication;STM32I基于STM32的便携式心电图仪设计目录1 引言 ................................................................................................................................1 1.1 心电图仪在医学领域中的应用 ..................................................................... .............1 1.2 便携式心电图仪的发展状况 ..................................................................... .................2 2 系统总体设计 ..................................................................... ............................................3 2.1主要功能 ..................................................................... ................................................3 2.2系统设计方案 ..................................................................... .........................................4 3 便携式心电图仪的硬件设计 ..................................................................... ..............4 3.1最小核心系统的设计 ..................................................................... .............................5 3.1.1处理器的选择 ..................................................................... ..................................5 3.1.2最小核心系统电路的设计 ..................................................................... ...............6 3.2人机交互界面的设计 ..................................................................... .............................9 3.2.1显示界面设计 ..................................................................... ..................................9 3.2.2按键设计 ..................................................................... ........................................ 10 3.3前置放大电路以及右腿驱动电路 ..................................................................... ........ 11 3.4滤波电路以及陷波电路的设计 ..................................................................... ............ 12 3.5电源电路的设计 ..................................................................... ................................... 13 4 便携式心电图仪的软件设计 ..................................................................... ................... 14 4.1软件开发平台 ..................................................................... ....................................... 14 4.2软件系统整体设计 ..................................................................... ............................... 16 4.2.1软件总体分析 ..................................................................... ................................ 16 4.2.2 STM32 软件系统设计流程 ..................................................................... ........... 16 4.2.3软件总体流程图...................................................................... ............................ 17 4.3信号采集程序设计 ..................................................................... ............................... 18 4.4数字滤波程序设计 .................................................................................................... 18 4.5液晶程序设计 ..................................................................... ....................................... 19 5 系统调试结果及误差分析 ..................................................................... ......................... 20 5.1调试手段 ..................................................................... .............................................. 20 5.2测量调试以及分析 ..................................................................... ............................... 21 5.2.1 采集电路的测试...................................................................... ........................... 21 5.2.2 滤波算法测试 ..................................................................... . (22)II基于STM32的便携式心电图仪设计5.2.3 整体测试和结果分析 ..................................................................... .................... 22 结束语 ..................................................................... ........................................................... 24 参考文献 ..................................................................... ....................................................... 25 附录 ..................................................................... ............................................................... 26 致谢 ..................................................................... (27)III基于STM32的便携式心电图仪设计1 引言随着社会的进步、经济的发展以及人们生活水平的逐步提高,我国人口老龄化程度越来越严重,与此伴随的心脏病一类的疾病的发病率也不断攀升,人们的身体健康产生了巨大的威胁。

心电监护系统设计毕业设计

心电监护系统设计毕业设计

基于C8051F320单片机的低成本心电监护系统设计1 引言虚拟医学仪器充分利用计算机丰富的软硬件资源,仅增设少量专用软、硬件模块,便可实现传统仪器的全部功能及一些传统仪器无法实现的功能,同时缩短了研发周期。

本系统由两部分组成:以C8051F320单片机为核心的数据采集装置和以PC机为平台的分析处理系统。

设计中充分考虑数据采集装置体积小、功耗低、操作快捷的要求,因此全部采用SMT封装的元器件。

PC监护终端通过USB 接口接收数据,传输速率高;采用图形编程语言LabVIEW编写显示、存储、分析处理等功能程序。

该系统可实时监护并提供心动周期,心率等参数,也可进行数据的存储回放,为心血管疾病的诊断提供依据。

系统的软件开发和硬件与上位机软件的集成测试表明,系统运行稳定可靠,取得了预期效果。

2 系统硬件设计该系统由C8051F320数据采集模块和PC机两部分组成,如图1所示。

图1 系统框图数据采集模块主要由心电采集电路和基于C8051F320单片机的DAQ接口卡构成,如图2所示。

图2 数据采集模块图框该模块通过C8051F320片上A/D转换器采集经预处理的心电信号,再将其由USB总线传输至PC机显示。

PC机部分主要是软件设计,包括通过C8051F320单片机片上USB主机API函数和LabVIEW软件编写数据采集图形用户界面;实现接收、显示和处理由数据采集模块通过USB接口发送采集数据的程序。

LabVIEW应用程序和C8051F320应用程序均采用Silicon Laboratories公司的USB Xpress 开发套件的API和驱动程序实现对底层USB器件的读写操作。

心电信号属于微弱信号,体表心电信号的幅值范围为1~10 mV。

在测量心电信号时存在很强的干扰,包括测量电极与人体之间构成的化学半电池所产生的直流极化电压,以共模电压形式存在的50 Hz工频干扰.人体的运动、呼吸引起的基线漂移,肌肉收缩引起的肌电干扰等。

毕业设计_心电检测仪

毕业设计_心电检测仪

摘要本课题主要设计一个基于Atmega16的家用心电监测仪的研究设计。

根据人体心电信号的特征,设计心电信号采集系统,完成实时心电监测的功能。

本系统通过硬件电路实现了对心电信号实时的采集和处理,并将模拟的心电信号转换成数字信号送入主控单元,从而实现了心电信息的实时显示、存储、打印、报警等功能。

本设计选用具有低功耗的16位单片机Atmega16作为中央处理系统,通过心电传感器,从人体连续取得心电信号,经过专门的信号处理电路进行处理后送入中央处理系统,中央处理系统通过分析、处理,检测出病人的心电信号,并与正常的心电信号比较,对采集的心电信号进行实时分析、检测及记录,并选取大容量Flash存储器对采集处理后的心电信号进行存储。

同时,监测仪带有液晶显示器,能实时显示所检测的心电信号。

当病人出现紧急的心电症状时,其特有的报警功能可以及时的发出报警,便于及时的对病人进行救治。

该系统还可以打印出心电波形供医务人员分析病情时参考,及时准确的采取治疗措施,制定治疗方案。

该监测仪能长期、连续、可靠、稳定的工作,同时还具有体积小、存储容量大、功耗低、实时显示等特点,便于随身携带,使用方便,操作简单。

关键词心电监测心电监测仪心电传感器信号处理电路Title: The design of household ECG monitorAbstractThe topics mainly based Atmega16 household ECG monitor research and design. According to the characteristics of the human ECG, design ECG acquisition system,in real-time ECG monitoring function.This system has realized through the hardware circuit to heart signal real-time gathering and processing, and will simulate the heart signal transforms the digital signal to send in the master control unit, thus has realized the function of heart information's real time display, memory, printing, alarming, etc.This design uses a low-power 16-bit microcontroller Atmega16 as the central processing system, through ECG sensor, from the human body to obtain a continuous ECG signal, by a dedicated signal processing circuit after being fed into the central processing system, the central system analysis, processing to detect the patient's ECG signal, by comparison with a normal ECG, to achieve real-time detection, analysis, selected records, select a high-capacity Flash memory to store the acquisition of the ECG. At the same time, the monitors with a LCD monitor, be able to real-time display ECG signal. When a patient have a emergency ECG symptoms, its unique alarm function can trigger a timely warning and treatment of patients timely. The system can also print out ECG waveform to provide reference for medical personnel, and timely and accurate implementation of therapeutic measures to establish treatment programs. Not only that ,the key of system design make operation simple and faster.The monitor can long-term, continuous, reliable, stable job, and has a small size, large storage capacity, low power consumption, real-time display and other features, easy to carry, easy to use, easy to operate.Keywords ECG monitoring ECG monitor ECG sensor Signal processing circuit目录摘要 ..................................................................................................................................... I Abstract ..................................................................................................................................... II 第一章绪论.. (1)1.1 本课题提出的意义和目的 (1)1.1.1本课题提出的意义 (1)1.1.2本课题提出的目的 (2)1.2心电监测仪的国内外发展现状 (3)1.3 人体心电信号的特点 (5)1.4 本课题的设计要求及研究内容 (5)1.4.1 本课题的设计要求 (5)1.4.2 本课题的研究内容 (6)第二章整体方案设计 (7)2.1系统整体方案的确定 (7)2.2各模块方案的确定 (7)第三章硬件电路的设计 (10)3.1中央处理系统的设计 (10)3.2信号采集电路的设计 (12)3.2.1心电传感器的设计 (12)3.2.2右腿驱动电路的设计 (13)3.3前置放大电路的设计 (14)3.3.1前置放大电路的要求 (14)3.3.2前置放大器的设计 (15)3.4高通滤波电路的设计 (17)3.5低通滤波电路的设计 (18)3.6 50Hz陷波电路的设计 (19)3.7后置放大电路的设计 (21)3.8 A/D转换电路的设计 (22)3.9打印电路的设计 (25)3.10存储器的设计 (27)3.11显示电路的设计 (28)3.12键盘电路的设计 (29)3.12.1按键开关的抖动问题 (30)3.12.2键盘与单片机的连接 (30)3.13报警电路的设计 (32)3.14稳压电源电路的设计 (32)3.14.1稳压电源的组成 (32)3.14.2电源电路的设计 (33)第四章软件设计 (35)4.1软件设计的要点 (35)4.1.1相邻两个心电波间隔时间的取得 (35)4.1.2瞬时心率值的存储方式 (35)4.1.3心率值的显示方式 (35)4.1.4报警的处理方法 (35)4.1.5打印的波形和数据 (36)4.2系统部分程序设计 (36)4.2.1主程序的设计 (36)4.2.2数据采集子程序的设计 (37)4.2.3数据显示子程序的设计 (38)4.2.4打印子程序的设计 (39)4.2.5存储子程序的设计 (40)结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)第一章绪论1.1本课题提出的意义和目1.1.1本课题提出的意义生物电现象是生命活动的基本属性,它几乎在机体的一切生命过程中都伴随生物电的产生。

心电监护仪设计报告

心电监护仪设计报告

心电监护仪设计报告===========================设计背景心电监护仪是一种用于监测和记录患者心电信号的医疗设备。

它是心电图检查的重要工具,可用于诊断心脏疾病和监测心脏病患者的病情。

现代心电监护仪已经发展到可以实时监测、记录和传输心电信号的程度。

本设计报告旨在介绍一个基于嵌入式系统的心电监护仪的设计。

系统设计整个心电监护仪系统由硬件和软件两部分组成。

硬件部分包括嵌入式系统、心电传感器和显示器。

软件部分包括心电信号采集、处理和显示。

硬件设计嵌入式系统选用ARM处理器作为控制核心,具有较高的计算能力和稳定性。

为了减小体积,可以采用封装度高的SOP或BGA封装。

同时,系统需要具备与心电传感器和显示器连接的接口,以便进行数据的采集和显示。

心电传感器是监测心电信号的关键部件。

它通常由多个电极组成,贴在患者胸部,能够感知心脏的电流变化。

传感器将信号转化为模拟电压信号,再由嵌入式系统进行采集和处理。

显示器是心电监护仪的输出设备,可以实时显示心电波形图和相关参数。

显示器可以采用TFT液晶屏,以便显示高分辨率的波形图和文字信息。

软件设计心电信号采集是通过心电传感器获取心电信号的过程。

传感器不断地读取心电信号,并将其转化为模拟电压信号。

嵌入式系统通过模数转换器将模拟信号转化为数字信号,进行采集和处理。

心电信号处理是对采集到的数字信号进行滤波、降噪和放大等处理。

其中,滤波是去除干扰信号的关键步骤,可采用数字滤波算法进行实现,以保证采集到的波形图的准确度和清晰度。

降噪是为了减小信号的杂波干扰,使得波形图更加平滑。

放大是为了增强信号的幅度,便于显示和分析。

心电信号显示是将处理后的信号以波形图的形式在显示器上进行显示。

波形图可以实时更新,以便医生和护士能够准确地分析和判断患者的心脏状况。

同时,显示器上还可以显示心率和其他相关参数,方便医生进行诊断。

总结-本设计报告介绍了一个基于嵌入式系统的心电监护仪的设计。

心电监护系统的设计

心电监护系统的设计

目录一、心电信号的特征 (2)二、系统硬件设计 (3)2.1 右腿驱动电路 (4)2.2前置放大电路的设计 (5)2.3二级放大高通、低通滤波电路设计 (6)2.4双T有源陷波器电路设计 (7)2.5电压提升电路 (8)三、系统软件设计 (10)四、嵌入式Web 服务器的设计 (12)4.1 嵌入式Web 服务器概述 (12)4.2 嵌入式Web 服务器的移植 (12)4.3 动态心电监护网页设计 (14)五、总结 (15)六、课程设计总结 (16)七、主要参考文献 (17)远程心电监护系统的设计本文设计了一种远程心电监护系统监测仪。

该设备主要由两部分构成,第一,以安有Linux操作系统且嵌有Web服务器的家庭PC机为本地服务器;第二,以基于$3C2410硬件平台和Linux操作系统构成的的嵌入式系统为终端采集设备。

在设计时为了方便病人,对于终端设备,一方面可以受家庭PC机服务器的控制,另一方面也可以独立工作。

独立工作模式即终端本身提供了对心电信号的各种控制,诸如采集、停止、回放、查找、保存等功能。

一、心电信号的特征一般电信号有三大特征:幅度、频谱及信号源阻抗。

作为生物电的心电信号也是如此,同时心电信号属于强噪声下的低频微弱信号,它是由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号,由于受到人体诸多因素的影响,因而有着一般信号所不具有的特点。

(1)信号弱:由于心电信号是从人体的体表进行提取的一种生物电信号,因此信号一般十分微弱,心电信号为mV(毫伏)级信号,幅值大约为0.03一--4mV,典型值为lmV。

(2)不稳定性:人体是一个与自然界有着密切关系的开放性系统,人体可能处在各种电磁、噪声等环境中,这就使得心电信号存在了不稳定性和随机性。

(3)低频特性:人体心电信号频率较低,频谱范围主要集中在为0.05,.--lOOHz。

(4)高阻抗:人体作为心电的信号源,拥有可达几k Q到几十k Q的高阻抗,因此这个特性容易引起心电信号测量的失真。

病人远程心电监护系统设计与实现

病人远程心电监护系统设计与实现

病人远程心电监护系统设计与实现心电监护在医疗领域起着重要的作用,能够实时检测病人的心电信号,帮助医务人员及时发现和处理心律失常等疾病。

然而,传统的心电监护方式受限于时间和空间,且需要专业人员在现场进行监护。

为了解决这一问题,病人远程心电监护系统被引入,该系统设计旨在通过互联网实现医生对病人心电信号的远程监护,为医务人员提供更便利的工具和病人更舒适的体验。

本文将针对病人远程心电监护系统的设计与实现进行详细探讨,包括系统架构、关键功能以及实施所需技术等方面。

一、系统架构病人远程心电监护系统的架构主要由三个关键部分构成:心电监测设备、数据传输网路和数据接收端,如下图所示:1. 心电监测设备:病人佩戴的心电传感器将心电信号转换为数字信号,并通过蓝牙或其他无线通信技术传输到数据传输网路。

2. 数据传输网路:采用互联网作为数据传输的通道,确保医生可以随时随地实时接收心电信号。

该网路应具备稳定、快速、安全的特性,以保护病人的隐私。

3. 数据接收端:医生通过电脑、平板或智能手机等设备接收并显示心电信号。

该设备上运行着专门的心电监护软件,能够实时解析、展示心电波形图和相关数据,并提供有关病人的详细信息。

二、关键功能病人远程心电监护系统具有以下几项关键功能,以满足临床医生和病人的需求:1. 实时监测:系统能够实时地采集和传输心电信号,医生能够随时随地对病人心电状态进行监测和评估,并及时采取必要的措施。

2. 报警机制:系统具备心电异常报警功能,能够检测出心律失常、心脏骤停等紧急状况,并及时向医生发送报警信息,以便医生能够快速作出反应。

3. 数据记录与分析:系统将心电信号记录在数据库中,医生可以回溯病人的历史心电数据,进行长期分析和比较。

同时,系统还提供数据分析算法,用于辅助医生进行心电信号的解读和诊断。

4. 远程诊断:医生通过数据接收端对病人的心电信号进行解读和诊断,并可以远程为病人开具处方、调整治疗方案等。

这样可以减少医生和病人之间的距离,提高诊疗效果。

心脏监护仪设计

心脏监护仪设计
医疗仪器概论课程
心脏监护系统设计
——The Design of Cardiac Monitor
2004年10月22日
一:开 题
在医院或者大型诊所,心电图机可以为患者提 供心电描述和心脏的病情诊断。较完整的心电描迹
和自我判断功能为心电图机在医疗行业获得了很好 的应用。
可是,更多的患者需要更为轻巧、成本更为低廉
图1:前置放大器
参 数 特 点: 1、增益 25.4
2、共模抑制比86dB
B、高通滤波和一级放大环节
设计特点: 1、高通截止频: 0.5Hz
2、一级放大增益: 7.2
3、高通滤波时采取两级RC无源滤波网络级联的目的在于使 得 高通滤波更可靠和彻底
C、低通滤波和二级放大环节
心电信号频谱比较宽,从直流到250Hz都有可能存在频谱。但 是,常人正常情况下的P波、QRS波、T波等的频率却在100Hz以 下,因此,为了滤得较为干净的心电信号同时排除噪声,低通滤 波的截止频率定在100Hz。 有源滤波器较之RC滤波网络而言, 衰减速率较快,因此采取了有源滤波的方式。放大器增益7.2。
的小型心脏监护仪(Cardiac Monitor),期望它 能够随时检测患者的心率,并给出一定的警示功能。 而这些是大型心电图机所不能满足的。基于上述的 优点,小型心脏监护仪可以在家庭、野外、出差时 随时监测患者的心率变化情况。
期待中的心脏监护仪应该具备以下的功能和优点:
一:较为准确的心率监测和显示系统 二:能够实时判断患者的心率正常与否 三:体积小,重量轻,能够随身携带 四:成本不能太高
51系列CPU 警告装置
ADC0809转换器分辨率8位,典型转换时间100us,单一+5V供电, 输入范围0~5V。将模拟通道的电压输入转换为数字输入后,通 过EOC信号通知CPU并请求中断。

便携式远程心电监护系统的设计

便携式远程心电监护系统的设计

便携式远程心电监护系统的设计在现代医疗领域,远程心电监护系统已经成为必要的工具之一。

传统的心电监护设备在很多时候显得不便携,给患者带来很大的不便,而便携式远程心电监护系统可以解决这个问题。

本文将讨论如何设计一款便携式远程心电监护系统。

首先,我们需要选取高质量的心电监护传感器。

一个优秀的心电传感器应该具有高精度和高稳定性,同时也需要考虑佩戴的舒适性。

因此,我们可以采用无线心电传感器,这不仅可以降低整个系统的复杂度,也可以很大程度上简化佩戴的过程。

同时,由于无线传输的数据需要及时准确地传输,因此我们应该选择无线传输技术,如蓝牙或者Wi-Fi等。

其次,我们需要选择一款合适的远程心电监护软件。

这款软件应该易于使用、功能强大,能够实时监测、记录和分析心电图数据。

同时,软件还需要具有数据加密和安全的保护机制,以保证数据的安全性和隐私性。

接下来,我们需要设计一个便携式监护仪器。

这个仪器不仅要体积小、重量轻,还需要具有易于操作的界面、电池寿命长、充电方便等特点。

这可以满足用户使用时的便利性,也可以加快数据的采集和处理过程。

最后,我们需要考虑如何实现数据的存储和分享。

在数据存储方面,我们可以采用云存储等技术,将数据上传至云端以便后续分析和管理。

在数据分享方面,我们可以为医生开发专门的远程监测平台,并根据不同级别的用户分配不同的操作权限,从而实现心电数据的远程分享和管理。

总之,便携式远程心电监护系统对于现代医学来说具有非常重要的意义。

通过优秀的硬件和软件设计,以及合理的数据处理和管理方式,我们可以获得高品质的心电数据,并为患者提供更好的医疗服务。

数据分析是一种用统计学和数据挖掘等方法处理数据,从中提取有用信息的过程。

在现实生活中,各种数据都在不断产生,正确分析这些数据可以为我们提供很多有价值的信息。

以下是一些相关数据及其分析。

数据一:全国人口结构数据根据2020年国家统计局发布的数据,我国人口总数达14.96亿,其中男性占比为51.24%,女性占比为48.76%。

心跳监控系统毕业设计 精品

心跳监控系统毕业设计 精品

摘要随着社会的飞速发展,人们的生活方式和膳食结构发生了巨大的变化,与此同时,人类因各类突发性疾病的死亡率逐年提高,心血管疾病已成为威胁人类健康的多发病,而且发病率逐年提高,发病年龄也出现下降趋势。

心脏病是人们难以预防的突发性疾病,所以自身的健康也被越来越多的人所重视。

本设计要解决的就是可以测量心率,预防心脏病等心血管方面的疾病的心跳监控系统。

本设计采用以AT89S52单片机为核心控制器件的低成本、高精度、体积小的数字显示的心率计。

心率监控系统的工作原理是利用SC0073型压电传感器接收到人体信号,通过电路中的放大电路将信号放大、整形处理,最后再传给单片机AT89S52处理,处理完成后由三位数码管显示出来。

整个监控系统采用模块化设计,由主程序、预置子程序、信号采集子程序、信号放大处理子程序、显示子程序等模块组成。

传感器探头采集的信号经单片机分析处理,实现心率测量的功能。

在此基础上设计了心跳监控系统的总体方案,通过硬件和软件来实现各个功能模块。

该心跳监控系统可以便捷的测量出人体的心跳,基本实现预定的目标,大大降低测量心跳的时间,且方便携带。

关键词:AT89S52;SC0073;心率;监控系统AbstractWith the rapid social development, people's lifestyle and dietary structure has changed a great deal, at the same time, because of the sudden illness of human mortality is also more and more high, cardiovascular disease has gradually become the frequently-occurring disease threatens human health, and incidence increased year by year, the age also drop. People are hard to prevent heart disease of sudden disease, so their health is also more and more people pay attention to. This design to solve is can measure heart rate, prevent heart disease and other cardiovascular diseases of the heart monitor system.This design uses the AT89S52 SCM as the core to control device of low cost, high precision, small volume of digital display of heart rate plan. Heart rate monitor system uses SC0073 piezoelectric sensors to receive the human body signals, through the circuit of the amplifier circuit will amplification, plastic processing, and finally to to monolithic integrated circuit AT89S52 treatment, after the completion of the three digital pipe by the display. The whole monitoring system uses modular design, the main program, preset subroutines, signal acquisition procedure, amplification processing procedure, display subroutines etc module. Sensor probe acquisition of the signal analysis and processing of SCM, realize the function of the heart rate measurement. Based on this design heart beat the overall scheme of the monitoring system, through the hardware and software to achieve each functional modules.The heart rate monitor system can be convenient measure the human heartbeat, basic for achieving the goal, and greatly reduce measuring the heartbeat of time, and easy to carry.Key Words:AT89S52;SC0073;heart rate;monitor system目录1 引言 (1)2 总体设计 (3)2.1 心跳监控系统原理 (3)2.2 总体电路框图设计 (3)3元器件的选择及其功能介绍 (5)3.1 单片机AT89S52 (5)3.2 低功率运算放大器LM324N (8)3.3 SC0073 微型动态脉搏微压传感器 (9)3.4 数码管 (10)4 系统硬件设计 (12)4.1 单片机最小系统 (12)4.1.1 复位电路 (12)4.1.2 振荡电路 (13)4.2 心跳信号采集电路 (13)4.3 滤波电路 (14)4.4 信号比较电路 (15)4.5 报警电路 (16)4.6 显示电路 (17)4.7 系统总体设计原理图 (18)5 软件设计 (19)5.1 主函数 (19)5.3显示模块 (22)5.4 计数模块 (24)6 系统仿真 (25)6.1 单片机部分仿真 (25)6.2 信号采集部分调试 (25)参考文献 (27)附录1 系统原理图 (28)附录2 总程序 (29)附录3 毕业设计作品说明书 (32)1 引言随着社会的飞速发展,人们的生活方式和膳食结构发生了巨大的变化,与此同时,人类因各类突发性疾病的死亡率逐年提高,心血管疾病已成为威胁人类健康的多发病,而且发病率逐年提高,发病年龄也出现下降趋势。

毕业设计 心电检测仪

毕业设计 心电检测仪

摘要本课题主要设计一个基于Atmega16的家用心电监测仪的研究设计。

根据人体心电信号的特征,设计心电信号采集系统,完成实时心电监测的功能。

本系统通过硬件电路实现了对心电信号实时的采集和处理,并将模拟的心电信号转换成数字信号送入主控单元,从而实现了心电信息的实时显示、存储、打印、报警等功能。

本设计选用具有低功耗的16位单片机Atmega16作为中央处理系统,通过心电传感器,从人体连续取得心电信号,经过专门的信号处理电路进行处理后送入中央处理系统,中央处理系统通过分析、处理,检测出病人的心电信号,并与正常的心电信号比较,对采集的心电信号进行实时分析、检测及记录,并选取大容量Flash存储器对采集处理后的心电信号进行存储。

同时,监测仪带有液晶显示器,能实时显示所检测的心电信号。

当病人出现紧急的心电症状时,其特有的报警功能可以及时的发出报警,便于及时的对病人进行救治。

该系统还可以打印出心电波形供医务人员分析病情时参考,及时准确的采取治疗措施,制定治疗方案。

该监测仪能长期、连续、可靠、稳定的工作,同时还具有体积小、存储容量大、功耗低、实时显示等特点,便于随身携带,使用方便,操作简单。

关键词心电监测心电监测仪心电传感器信号处理电路Title: The design of household ECG monitorAbstractThe topics mainly based Atmega16 household ECG monitor research and design. According to the characteristics of the human ECG, design ECG acquisition system,in real-time ECG monitoring function.This system has realized through the hardware circuit to heart signal real-time gathering and processing, and will simulate the heart signal transforms the digital signal to send in the master control unit, thus has realized the function of heart information's real time display, memory, printing, alarming, etc.This design uses a low-power 16-bit microcontroller Atmega16 as the central processing system, through ECG sensor, from the human body to obtain a continuous ECG signal, by a dedicated signal processing circuit after being fed into the central processing system, the central system analysis, processing to detect the patient's ECG signal, by comparison with a normal ECG, to achieve real-time detection, analysis, selected records, select a high-capacity Flash memory to store the acquisition of the ECG. At the same time, the monitors with a LCD monitor, be able to real-time display ECG signal. When a patient have a emergency ECG symptoms, its unique alarm function can trigger a timely warning and treatment of patients timely. The system can also print out ECG waveform to provide reference for medical personnel, and timely and accurate implementation of therapeutic measures to establish treatment programs. Not only that ,the key of system design make operation simple and faster.The monitor can long-term, continuous, reliable, stable job, and has a small size, large storage capacity, low power consumption, real-time display and other features, easy to carry, easy to use, easy to operate.Keywords ECG monitoring ECG monitor ECG sensor Signal processing circuit目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 本课题提出的意义和目的 (1)1.1.1本课题提出的意义 (1)1.1.2本课题提出的目的 (2)1.2心电监测仪的国内外发展现状 (3)1.3 人体心电信号的特点 (5)1.4 本课题的设计要求及研究内容 (5)1.4.1 本课题的设计要求 (5)1.4.2 本课题的研究内容 (6)第二章整体方案设计 (7)2.1系统整体方案的确定 (7)2.2各模块方案的确定 (7)第三章硬件电路的设计 (10)3.1中央处理系统的设计 (10)3.2信号采集电路的设计 (12)3.2.1心电传感器的设计 (12)3.2.2右腿驱动电路的设计 (13)3.3前置放大电路的设计 (14)3.3.1前置放大电路的要求 (14)3.3.2前置放大器的设计 (15)3.4高通滤波电路的设计 (17)3.5低通滤波电路的设计 (18)3.6 50Hz陷波电路的设计 (19)3.7后置放大电路的设计 (21)3.8 A/D转换电路的设计 (22)3.9打印电路的设计 (25)3.10存储器的设计 (27)3.11显示电路的设计 (28)3.12键盘电路的设计 (29)3.12.1按键开关的抖动问题 (30)3.12.2键盘与单片机的连接 (30)3.13报警电路的设计 (32)3.14稳压电源电路的设计 (32)3.14.1稳压电源的组成 (32)3.14.2电源电路的设计 (33)第四章软件设计 (35)4.1软件设计的要点 (35)4.1.1相邻两个心电波间隔时间的取得 (35)4.1.2瞬时心率值的存储方式 (35)4.1.3心率值的显示方式 (35)4.1.4报警的处理方法 (35)4.1.5打印的波形和数据 (36)4.2系统部分程序设计 (36)4.2.1主程序的设计 (36)4.2.2数据采集子程序的设计 (37)4.2.3数据显示子程序的设计 (38)4.2.4打印子程序的设计 (39)4.2.5存储子程序的设计 (40)结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)第一章绪论1.1本课题提出的意义和目1.1.1本课题提出的意义生物电现象是生命活动的基本属性,它几乎在机体的一切生命过程中都伴随生物电的产生。

毕业设计(论文)-基于matlab的心率检测系统[管理资料]

毕业设计(论文)-基于matlab的心率检测系统[管理资料]

毕业设计(论文)题目:基于matlab的心率检测系统学院:信息工程学院专业名称:电子信息工程班级学号:学生姓名:指导教师:二O16 年06 月基于matlab的心率检测摘要:1984年,美国MathWorks公司正式推出了商业数学软件matlab。

这是一款用于算法的研发、数据的可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。

在国际学术中,matlab已经公认为方便、准确、可靠的科学计算标准软件。

在研发部门,matlab更被认作高效研究、开发的首要软件。

如今,matlab更是已经渗透到我们生活的各行各业。

这次对心率的检测也用到了强大的matlab。

由于matlab包含了众多的函数,我们可以利用这些函数来处理心电信号的显示、滤波及RQS波的检测等。

本次设计中运用到了GUI,这样可以很方便直观的显示我们需要的波形及更快捷的对波形进行一系列的操作。

对心电数据的显示可以用matlab中的textread函数。

在滤波中更是可以用到众多的滤波函数如buttord函数、butter函数及blackman函数等。

在这次毕设中,对心电信号的滤波采用的是带通滤波器加上hamming窗滤波器,这样可以有效的减少噪声的干扰。

对RQS波的检测采用的是动态阈值法。

这种方法在实际运用中成功率很高,并且算法思路清晰简明。

对于心率的检测,在用动态阈值法找到R波后,就可以同过编程来计算心率。

关键词:matlab、心率检测、RQS波检测、滤波指导老师签名:Heart rate detection based on matlabStudent name : Zhong Wei Qiao Class: 12041440Supervisor: Yang Su HuaAbstract: In 1984, the United States MathWorks company officially launched the commercial mathematical software is a high technology computing language and interactive environment for the development of algorithms,data visualization, data analysis and numerical the international has been recognized as a convenient, accurate and reliable scientific computing standard R & D is recognized as an effective research and development of the first ,matlab is already penetrated into all walks of life in our lives.The detection of heart rate also used a powerful matlab in this matlab contains a large number of functions,we can use these functions to deal with the ECG signal display, filter and RQS wave design is applied to the GUI,this can be very convenient and intuitive display we need the waveform and more efficient to carry out a series of operation of the display of ECG data can be used in textread matlab the filter is to use a large number of filter functions such as buttord function, Blackman function and butter function and so this complete set, the ECG signal filtering using a band-pass filter and Hamming window filter, which can effectively reduce the noise dynamic threshold method is used to detect the RQS method in practical application success rate is very high, and the algorithm is clear and heart rate detection, after using the dynamic threshold method to find the R wave, you can use the program to calculate the heart rate.Keyword:matlab,heart rate detection ,RQS wave detection ,filterSignature of Supervisor:目录1 前言课题的背景及意义 (3)国内外研究概况及发展趋势 (3)研究的内容及实验方案 (4)2 心电信号及其特征心电信号的产生 (8)心电信号的特点 (9)心电信号频域特点 (9)心电信号时域特点 (10)3 心电信号的预处理心电信号预处理的意义 (11)滤波方案的设计与分析 (13)低通配合窗函数滤波 (14)带通配合窗函数滤波 (14)最终方案的选择 (16)4 心电信号RQS波的复检RQS波的检测方案与分析 (19)方案选择与处理 (21)5 心电信号的心率检测心率计算 (23)6 系统软件设计GUI结构设计 (24)模块实现 (26)7总结 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录 (30)第一章前言当前,我国的心脑血管疾病仍呈逐年上升趋势。

基于单片机的心电监测系统设计

基于单片机的心电监测系统设计

基于单片机的心电监测系统设计摘要心脏病已成为危害人类健康的主要疾病之一。

据统计,心血管疾病是威胁人类生命的主要疾病,世界上心脏病的死亡率仍占首位。

因此,对心血管疾病的诊断、治疗一直被世界各国医学界所重视,准确地进行心电信号提取,为医生提供有效的辅助分析手段是重要而有意义的课题。

随着电子技术的迅速发展,医用电子监护系统近年来己在临床诊断中逐渐应用。

针对心电信号的特点进行心电信号的采集、数据转换模块的设计与开发。

设计一种用于心电信号采集的电路,然后进行A/D转换,使得心电信号的频率达到采样要求。

人体的心电信号是一种低频率的微弱信号,由于心电信号直接取自人体,所以在心电采集的过程中不可避免会混入各种干扰信号。

为获得含有较小噪声的心电信号,需要对采集到的心电信号做降噪处理。

首先,设计心电采集模块,包括心电前置放大器、带通滤波电路、线性光耦放大电路、50 Hz陷波电路、35 Hz陷波电路及电平抬升电路,A/D 转换电路输出显示电路等。

其次,由于越来越多的研究者发现心电图中变化与大多数心血管疾病都有着紧密的联系,因此,本课题设计了心电信号检测方法,包括心电信号的采集,放大以及波形的液晶显示。

在论文当中,设计的电路能够有效的抑制了各种干扰,检测出良好的心电信号。

论文的研究工作基本上达到了设计的要求,为进一步的产品开发打下了良好的基础。

关键词:心电信号采集,降噪,A/D转换放大,电源电路,单片机ABSTRACTHeart disease has become the one of major disease,which does harm to human health.According to statistics,cardiovascular disease is the major disease of threatening human life.The death rate of heart disease still takes the first place around the world,so the diagnose and treatment for cardiovascular disease is paid much attention by the medical circle around the world.Accurately extracting ECG signal and providing effective method of auxiliary analyses is a very meaningful task.Along with quick development of electronics technique,Medical electron monitoring system has been applied to the clinical diagnosis in the recent years.ECG signal acquisition, data conversion module design and development beyond the ECG characteristics. Design a circuit for ECG acquisition, and then do the A / D conversion, make the frequency of ECG sampling requirements to achieve. ECG signal is a low frequency signal, because ECG is taken directly from the human body, so the process of ECG acquisition inevitably mixed with a variety of interference signals. In order to obtain Low noise ECG signal, we need to do noise reduction of the collected ECG signal. Now, there are many ways to do the noise reduction of the ECG signal, this article introduce how to separate noise from signal using the filter.KEYWORDS: ECG signal acquisition, noise reduction, A / D conversion, power circuit1 绪论当今心血管疾病已成为威胁人类健康和生命的主要疾病之一,心脏病的死亡率仍居首位。

(完整版)心电监护仪器的原理及使用毕业设计

(完整版)心电监护仪器的原理及使用毕业设计

毕业设计(论文)题目:心电监护仪器的原理及使用分院:卫生分院专业:医用电子仪器与应用学号:xxxxx姓名:xxxx指导老师:xxx完成日期:2014年3月25日摘要心电护测仪是结合心电监测技术与移动计算技术,对心电异常变化进行实时动态监测预警的辅助性诊断设备。

该设备具有心电信息的采集、存储、智能分析预警等功能。

并具备精准监测、触屏操控、简单便捷等特点。

关键词作用功能监护仪是一种以测量和控制病人生理参数,并可与已知设定值进行比较,如果出现超标可发出警报的装置或系统。

监护仪与监护诊断仪器不同,它必须24小时连续监护病人的生理参数,检出变化趋势,指出临危情况,供医生应急处理和进行治疗的依据,使并发症减到最少达到缓解并消除病情的目的。

监护仪的用途除测量和监护生理参数外,还包括监视和处理用药及手术前后的状况。

心电监护仪能随时随地24小时连续监测和记录心电数据,自动根据患者当前的心电基础数据,跟踪捕捉患者具有临床价值的动态变化数据并自动存储,无需医生和患者人工设置,有效减轻医院医生工作负荷。

心电监护仪实现了各种人体运动状态下的心电信号监测,通过客户端软件、远程数据中心分析系统和医学专家团队进行多层次、多角度分析判断,并通过健康热线给予用户医疗建议。

心电监护仪采用大尺寸触摸屏设计,这意味着用户可以直观地通过屏幕进行各种功能的操作,使用简单便捷。

心电监护仪可以有效屏蔽肌电信号、电磁信号干扰,保证了心电数据的精准性和分析的有效性,对心脏异常状况监测有临床意义。

一、概述监护仪功能各异,其具体工作原理也不同,但一般都是通过传感器感应各种生理变化,然后放大器会把信息强化,再转换成电信息,这时数据分析软件就会对数据进行计算,分析和编辑,最后在显示屏中的各个功能模块显示出来,或根据需要记录,打印下来,当监测的数据超出设定的指标时,就会激发警报系统,发出信号引起医护人员的注意。

心电监护仪是医院实用的精密医学仪器,能同时监护病人的动态心电图形、呼吸、体温、血压(分无创和有创)、血氧饱和度、脉率等生理参数。

多功能自动监护系统设计毕业论文

多功能自动监护系统设计毕业论文
S-T段:从QRS波群的终点到T波起点的一段,代表心室肌复极化缓慢进行的阶段,正常人的S-T段是接近基线的,与基线的距离通常不超过0.05mm。
T波:代表心室肌复极化过程的电位变化。在以R波为主的心电图上,T波不应低于R波的1/10。
Q-T间期:从Q波起点至T波的终点所占的时间,代表心室去极化和复极化总共经历的时间,正常人Q-T间期为0.36-0.4 s。
(3)低噪声、低漂移。高阻抗信号源本身具有较高的热噪声,而输入信号的幅值仅在毫伏级。所以,为了获得较好的信噪比输出信号,应选择低噪声和低漂移性能较好的运算放大器。理想的生物信号放大器能将外界干扰减弱到放大器固有噪声的同一数量级[7]。
传统方案采用三运放仪表放大器作为生物电信号的前置放大电路,原理图如图2-3所示。
所以,传统的病房式监护手段已经越来越不能适应当今多元化、信息化、个性化的医疗监护需求[7]。
1.
对多参数无线医疗监护系统进行研究也就具有多方面积极的意义。首先,它可以保证医护人员对患者进行监护时,不必与其近距离接触,从而使得在对传染病患者进行监护时,大大降低了医务人员被传染的可能性;其次,当系统正在对一些非重症或处于恢复期的患者进行较长时间的连续监护时,患者可以在有效围自由活动,因而为其带来很大方便;还有,系统可以同时对患者的多项生理参数进行监测,这更加方便对其进行及时有效的治疗处理;此外,从发展的角度来看,医疗监护产品的无线化、网络化是发展趋势,移动型和具备无线联网功能的监护产品也将成为未来市场的主流[13]。
最后,在结论中对本文设计做出总结,并对未来做出了展望。

2.1
本系统主要由多生理参数数据采集与处理单元、无线数据通信单元、中央控制和显示单元组成。
系统整体组成框图如图2-1所示。

毕业论文 心率监测系统设计

毕业论文 心率监测系统设计

毕业论文题目:心率监测系统设计摘要心率是指单位时间内心脏跳动的次数,一般指每分钟的心跳次数,是临床常规检查的生理指标。

心率监测系统在我们的日常生活中已经得到了非常广泛的应用。

在医学上,通过测量人的心率,便可初步判断人的健康状况。

本课题设计完成了一个基于51单片机的心率监测系统。

系统以AT89C51单片机为核心,以红外发光二极管和光敏三极管为传感器,利用单片机系统内部定时器来计算时间,由光敏三极管感应心跳脉冲,单片机通过脉冲累加得到心脏跳动次数,在数码管上显示心跳次数和时间。

系统实现了心率的实时监测与显示、定时测量以及报警提醒等功能。

实验结果表明,系统工作正常,测量灵敏度高,实现了设计功能。

关键词:心率监测;A T89C51单片机;光电传感器AbstractHeart rate generally refers to the number of heart beats per minute. It is one of the physiological indexes in clinical routine examination. The heart rate monitoring system has been widely used in our daily life. In medicine, it can preliminarily determine the health status by measuring heart rate. This paper proposes a new system based on a single-chip microcomputer and two sensors of an infrared light emitting diode and a photo transistor. The sensors detect heart beating and the single-chip microcomputer gets the frequency by accumulating the times of heart beating. The time is obtained by the inner timer of the single-chip microcomputer. This system can not only display the heart rate, the test time online, but also give alarming as a reminding when the heart rate is not normal. The test result shows that the system works well with high sensitivity and short delay. It has realized the functions of design.Keywords:Hearting rate monitoring;AT89C51 single-chip microcomputer;Photoelectric sensor目录摘要 (I)Abstract (II)第1章概述 (1)1.1选题的背景和意义 (1)1.2心率监测系统的发展与应用 (2)第2章心率监测系统结构 (3)2.1系统结构 (3)2.2工作原理 (3)第3章硬件系统设计 (5)3.1控制器 (5)3.1.1AT89C51 简介 (5)3.1.2AT89C51 的特点 (5)3.1.3AT89C51 的结构 (5)3.2心率信号取样 (7)3.2.1光电传感器的原理 (7)3.2.2光电传感器的结构 (8)3.2.3光电传感器检测原理 (8)3.2.4信号取样电路 (9)3.3信号放大电路 (10)3.3.1LM324放大器 (10)3.3.2低通放大电路 (10)3.4波形整形电路 (12)3.5单片机控制电路 (14)3.6LED显示电路 (14)3.6.1LED的结构及工作原理 (15)3.6.2LED数码管的显示方式 (16)3.7报警电路 (16)3.8硬件系统原理 (17)第4章软件系统设计 (18)4.1主程序流程 (18)4.2中断程序流程 (18)4.3显示程序流程 (19)第5章系统干扰分析及处理措施 (20)5.1干扰分析 (20)5.1.1环境光干扰及处理措施 (20)5.1.2电磁干扰及处理措施 (20)5.1.3测量过程中运动噪声干扰及处理措施 (21)第6章系统测试结果 (22)6.1硬件调试 (22)6.2系统测试 (24)6.3误差分析 (24)第7章总结与展望 (25)参考文献 (26)附录 (28)致谢 (34)第1章概述1.1 选题的背景和意义心率(Heart Rate)是用来描述心跳周期的专业术语,是指心脏每分钟跳动的次数, 它不仅是反映心脏功能强弱的重要标志,也是反映人体运动强度的生理指标。

心电与血氧监控系统设计

心电与血氧监控系统设计

摘要心血管疾病是威胁人类健康的主要疾病之一,早期诊断和治疗是预防心脏病的有效途径。

20世纪50年代末,美国科学家Holter首先发明了一种心电仪,人们称它为Holter心电仪或叫动态心电仪,这种技术在临床上可实现“长时间”、“动态”记录的心电图,就称为动态心电图。

据统计,世界上平均每年约几百万人死于此类疾病。

由于心脏病的突发性,通常很多病人是未及时发现病变延误了治疗而最终导致死亡。

因此,对心血管疾病的诊断、预防是当今医学必须解决的问题。

因此及时、准确和完整得进行心电信号的提取以及血氧信号的检测,并提供有效的辅助分析和诊断手段是一项重要而有意义的研究课题。

本系统采用STC12LE5A60S2单片机作为主控器件,利用多传感器采集心电、血氧信号,通过AD转换后,单片机对接受的信号进行处理,对之进行存储、显示、传输,如果处理后出现异常,则发出报警声。

关键词:心电;血氧;STC12LE5A60S2单片机;动态心电图AbstractCardiovascular disease is one of main diseases that threat human health.and the early diagnosis and treatment are effective ways that prevent heart disease。

In the late 1950s in U.S. a scientist called Holter have invented the first such dynamic electrocardiogram instrument, people called Holter monit or or Dynamic electrocardiograph, this technology can be realized in clinical "long" and "dynamic" of ECG records, known as HOLTER.According to statistics, the world's annual average of about millions of people died of the disease. Due to the sudden heart disease, many patients are usually not the timely discovery of disease delayed treatment and ultimately lead to death.Therefore, diagnosis, prevention of cardiovascular disease is the medical problems must be solved. Therefore, timely, accurate and complete ECG signal extraction and detection of blood oxygen signal, and provides analysis and effective diagnostic tools research subject is an important and significant.This subject uses stc12le5a60s2 single chip as the core device. The whole system mainly displays collection, storage, transport, display function for 24-hour uninterrupted ECG signal collection.Keywords:ECG signal;dynamic electrocardiogram;Holter;stc12le5a60s2singlechip;目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1 绪论 (1)1.1课题研究意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3设计主要研究内容与系统总体设计 (3)2 心电血氧的产生和特征 (4)2.1 体表心电图 (4)2.2 各波形的意义 (4)2.3 心电的产生 (5)2.4常见的心律异常类型及特征 (6)2.5 心电信号的特征 (7)2.6心电信号常见干扰 (8)2.7血氧的检测 (8)2.7.1血氧指标 (8)2.7.2血氧测量原理 (9)2.7.3影响测试性能的因素 (9)3 心电与血氧检测流程设计 (10)3.1 心电信号放大器设计要求 (10)3.2电极的选择 (11)3.3心电ADC采样流程 (11)3.4血氧ADC采样流程 (14)4 硬件选择及电路设计 (17)4.1 中央处理器及其外围模块 (17)4.1.1主控芯片的选型 (17)4.1.2 ADC采样模块 (18)4.1.3 定时器 (19)4.2液晶显示 (19)4.3心电模块电路设计 (20)4.4血氧模块电路设计 (21)5 实物展示 (25)总结与展望 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附录1 (29)附录2 (31)1 绪论早在1887年,Waller用Lippman所制作的毛细管静电计记录到了体表心电图,而其心电图临床应用则始于1903年。

心脏健康监测系统的设计与实现

心脏健康监测系统的设计与实现

心脏健康监测系统的设计与实现可以包括以下几个主要步骤:
1. 传感器选择:选择合适的传感器来监测心脏相关的生理信号。

例如,心电图(ECG)传感器可以用于记录心电图波形,脉搏波传感器可以检测脉搏波形,血氧传感器可以测量血氧饱和度等。

2. 数据采集与处理:通过传感器采集心脏相关的生理信号,并进行数据处理。

这包括信号滤波、噪声消除和数据压缩等步骤,以提高数据质量和准确性。

3. 特征提取与分析:从采集的生理信号中提取有用的特征,并进行进一步的分析。

常见的特征包括心率、心律失常、ST段变化等。

可以利用机器学习算法进行自动识别和分类,以及预测心脏疾病风险。

4. 用户界面设计:设计直观友好的用户界面,使用户能够方便地查看和分析监测结果。

界面可以包括实时心电图显示、报警功能以及记录和分享数据的能力。

5. 数据存储与云平台:将监测数据存储到数据库或云平台中,以便长期跟踪和分析。

通过云平台还可以实现远程访问和分享数据,方便医生和用户之间的交流和协作。

6. 安全和隐私保护:确保系统的安全性和隐私保护,采取合适的加密和身份验证措施,防止未经授权的访问和数据泄露。

7. 系统集成与验证:将各个模块进行集成,并进行系统级的验证和测试。

确保系统的稳定性、可靠性和准确性。

需要指出的是,心脏健康监测系统的设计与实现应遵循相关的医疗设备法规和标准,确保其安全有效地应用于临床和家庭环境中。

同时,与医疗专业人员的密切合作和反馈也是设计与实现过程中的关键因素,以确保系统能够真正满足用户的需求,并提供有效的心脏健康监护。

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基于C8051F320单片机的低成本心电监护系统设计
1 引言
虚拟医学仪器充分利用计算机丰富的软硬件资源,仅增设少量专用软、硬件模块,便可实现传统仪器的全部功能及一些传统仪器无法实现的功能,同时缩短了研发周期。

本系统由两部分组成:以C8051F320单片机为核心的数据采集装置和以PC机为平台的分析处理系统。

设计中充分考虑数据采集装置体积小、功耗低、操作快捷的要求,因此全部采用SMT封装的元器件。

PC监护终端通过USB 接口接收数据,传输速率高;采用图形编程语言LabVIEW编写显示、存储、分析处理等功能程序。

该系统可实时监护并提供心动周期,心率等参数,也可进行数据的存储回放,为心血管疾病的诊断提供依据。

系统的软件开发和硬件与上位机软件的集成测试表明,系统运行稳定可靠,取得了预期效果。

2 系统硬件设计
该系统由C8051F320数据采集模块和PC机两部分组成,如图1所示。

图1 系统框图
数据采集模块主要由心电采集电路和基于C8051F320单片机的DAQ接口卡构成,如图2所示。

图2 数据采集模块图框
该模块通过C8051F320片上A/D转换器采集经预处理的心电信号,再将其由USB总线传输至PC机显示。

PC机部分主要是软件设计,包括通过C8051F320单
片机片上USB主机API函数和LabVIEW软件编写数据采集图形用户界面;实现接收、显示和处理由数据采集模块通过USB接口发送采集数据的程序。

LabVIEW应用程序和C8051F320应用程序均采用Silicon Laboratories公司的USB Xpress 开发套件的API和驱动程序实现对底层USB器件的读写操作。

心电信号属于微弱信号,体表心电信号的幅值范围为1~10 mV。

在测量心电信号时存在很强的干扰,包括测量电极与人体之间构成的化学半电池所产生的直流极化电压,以共模电压形式存在的50 Hz工频干扰.人体的运动、呼吸引起的基线漂移,肌肉收缩引起的肌电干扰等。

采用遥测HOLTER三导联线和一次性心电电极与人体接触,能很好地减小运动和呼吸引起的肌电干扰。

前端放大器采用具有极高共模抑制比(CMRR)的仪用AD620放大器,放大倍数约为50倍;并采用0.05~100 Hz的带通滤波器和50 Hz的陷波电路,抑制信号的基线漂移、高频噪声及工频干扰。

为了充分利用A/D转换的精度,在转换前先将信号放大到A/D 转换电路参考电压的70%左右,考虑到信号中会附加直流成分,需在A/D转换电路前增加电平调节电路。

个体心电幅度的差异要求电路中设计程控放大电路,又为了便于心电信号的标定和考虑到实际器件放大倍数与理论值的偏差,在程控放大电路前设置一个手动可调的放大电路(1~10倍)。

综上分析,心电采集与程控放大部分应包括:AD620前端放大、0.05~100 Hz 的带通滤波、50 Hz陷波、手动放大、程控放大和电平提升等电路。

其中程控放大功能利用CD4051电子开关的数字选通实现,具有1~50倍的调节范围。

为减少系统功耗,应采用低功耗、集成度高的器件。

该系统选用
C8051F320单片机作为数据采集卡的核心部件。

该器件是完全集成的混合信号系统级器件,具有与8051兼容的高速CIP-51内核,与MCS-51指令集完全兼容,片内集成了数据采集和控制系统常用的模拟、数字外设及USB接口等其他功能部件。

外部电路简单,易于实现,如图3所示。

图3 DAQ接口卡电路
心电电极将得到的信号经滤波和可变增益放大器放大后送至C8051F320单片机,单片机将得到的模拟心电信号实时转换为数字信号,采集到的数据通过USB接口传给PC机,进一步分析处理信号数据。

3 系统软件设计
3.1 C8051F320单片机程序设计
C8051F320单片机程序包括:(1)A/D转换程序和程控放大控制程序;(2)基于USB器件的通信程序,接收从USB主机发送的用户指令并将采集的数据发送给USB 主机。

3.1.1 A/D转换程序
衡量A/D转换性能主要有两个指标:采样分辨率(A/D转换器位数)和A/D转换速度。

设置A/D转换器的采样率为2 000 Hz,并采用定时器TIME2溢出中断触发转换,每次转换结束后1O位结果数据字被锁存到A/D转换器的数据寄存器中,供USB通讯子程序数据调用,图4为A/D转换流程。

A/D转换程序较简单,可通过设置C8051F320片上定时器确定A/D转换器的采样周期,由定时器的溢出
周期性启动A/D转换器来采样被测数据。

USB设置为块状传输模式与PC机进行数据通信。

将每64个数据打成一个数据包。

以充分利用硬件资源并提高数据传输效率。

图4 A/D转换流程
3.1.2 基于USB器件的通信程序
整个程序流程以USB通信为主线,如图5所示。

图中所涉及的
USB_Clock_Start()、USB_Int()等函数均是SiliconLab公司专为C8051F320单片机USB功能开发的USB端API函数。

通过在C8051F320上层应用程序中直接调用这些函数可方便快捷地访问USB底层硬件。

图5 C8051F320单片机实现USB通信流程
3.2 PC机LabVIEW程序设计
PC机LabVIEW程序设计主要完成用户图形界面和基于USB主机通信程序两大功能,从而实现人机交互,将用户输入的指令和采集模块采集的数据通过USB 总线在PC机和C8051F320之间传递。

3.2.1 LabVIEW程序面板设计
开发USB设备驱动程序的工具使用USB Xpress Devel-opment Kit,主要有:SI_Open()函数;SI_Close()函数;SI_Read函数;SI_Write()函
数;SI_GetNumDevices()函数;SI_CheckRX Queue()函数。

用户从设备读取数据将调用一个应用程序接口API。

SI_GetNumDevices()、SI_GetProductString()等函数均是Silicon Lab公司专为C8051F320单片机USB功能开发的USB主机端API函数。

LabVIEW提供调用链接库函数Call Librarv Function,本设计利用Silicon Lab公司的SiUSBXp.dll动态链接库来实现对USB底层硬件的访问。

通过调用SLGetNumDevices()甬数完成设备的通信初始化,生成函数返回驱动的设备号;该设备号用来在调用SI GetProductString()函数时生成设备描述字符串。

要读取一个设备,首先必须通过调用SI_GetNumDevices()函数生成的索引(设备号)来调用SI_Open()函数。

SI_Open()函数将返回设备的句柄,该句柄将在随后的所有进程中被用到。

利用 SI_Write()和SI_Read()函数就可实现数据的输入和输出。

当完成数据的输入和输出操作后,可通过调用SI_Close()关闭设备。

图6为I/O接口驱动程序框图。

图6 I/O接口驱动程序
3.2.2 LabVIEW程序设计用户图形界面(前面板)设计
动态心电监护系统应用程序部分可实现心电信号的接收、实时显示、存储及回放功能;并可提供心动周期、心率等参数,为心率变异性分析和心血管疾病的诊断提供依据。

心电监护系统显示界面如图7所示。

图7 心电监护系统实现心电数据显示
4 结论
该设计不仅可实现传统测量仪器的全部功能,还能将实验数据存盘以进行反复观察分析。

基于虚拟仪器的心电监护系统使用灵活方便、测试功能丰富、成本低廉。

用户可根据实际需要,通过修改软件改变其功能和升级,实现一机多用。

实验结果表明:该系统具有较强的抑制基线漂移能力、低功耗、操作简单。

采用USB接口实时传输心电数据,并将心电数据采集模块设计为计算机外设,高速快捷。

由于全部采用SMT封装,数据采集模块尺寸仅为60 mmx60 mm,方便实用。

因此,该设计是一款实用的、低成本的、动态心电监护系统。

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