基于MATLAB的心电信号的分析与处理设计

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河南科技大学

课程设计说明书

课程名称医学信号处理

题目基于MATLAB的心电信号的分析与处理设计(2)

院系医学技术与工程学院

班级医疗器械工程111班

学生姓名

指导教师侯海燕宋卫东_

日期2014年9月11号

课程设计任务书

(指导教师填写)

课程设计名称医学信号处理学生姓名专业班级医疗器械工程111班

设计题目基于MATLAB的心电信号的分析与处理设计(2)

一、课程设计目的

1.熟练掌握使用MATLAB程序设计方法

2.掌握数字信号处理的基本概念、理论、方法

3.掌握序列离散傅里叶变换的MATLAB实现,并进行频谱分析

4.熟练掌握使用MATLAB设计IIR或FIR数字滤波器

5.学会用MATLAB对信号进行分析和处理

二、设计内容、技术条件和要求

一)设计内容与技术条件

1.根据给定的一段MIT-BIH心电信号(101号),画出心电信号的时域波形和频谱图(幅频和相频);

2.根据心电信号频率范围及其噪声的频率范围设计2个滤波器(一个IIR,一个FIR)实现对心电信号滤波。滤波器的种类(高通,低通,带通,带阻),滤波器性能指标(通阻带截止频率,衰减系数),滤波器的设计方法(IIR有冲击响应不变法和双线性变换法,FIR有窗函数法及频率抽样法)等自行设计。要求输出所设计的滤波器的系统函数,画出滤波器的频率响应(幅频响应和相频响应)曲线;

3.用该滤波器对心电信号进行滤波,画出滤波以后心电信号的时域波形和频谱(幅频);分析信号滤波前后心电信号的时域和频域的变化;

4.两个滤波器滤波效果异同分析;

5.运用GUI设计一个心电信号处理系统界面。(选作)

二)设计要求

1.根据滤波器的性能指标要求,设计数字滤波器;

2.程序中按照IIR滤波器的步骤一步步完成设计;尽可能的少调用MATLAB自带

的函数文件;

3.设计程序要通用性好,整齐易懂,并要求主要语句有注释;

4.设计结果中的图示要美观,整齐,有标题,有纵横坐标标示;

5.课程设计报告要有理论依据、设计过程,结果分析。报告要求实事求是、文理

通顺、字迹端正。

三、时间进度安排

9月1日:查阅资料,复习医学信号处理课程的相关内容,熟悉MATLAB的工作环境,

掌握运算编程方法。

9月2日~5日:按照课程设计要求,完成课程设计的程序设计部分。

9月8日~10日:调试并完善程序,撰写课程设计说明书。

9月11~12日:答辩。

四、主要参考文献

参考资料

(1)数字信号处理——理论、算法与实现胡广书清华大学出版社

(2)数字信号处理及MATLAB实现余成波清华大学出版社

(3)MATLAB7.0在数字信号处理中的应用罗军辉机械工业出版社

(4)数字信号处理原理及其MATLAB实现从玉良电子工业出版社

(5)MATLAB帮助文件

相关网站

(1)MATLAB中国论坛

(2)MATLAB学习网

(3)MATLAB中文论坛

指导教师签字:侯海燕2014年8月25日

目录

1、设计目的意义 (1)

2、设计内容 (1)

2.1设计原理 (1)

2.2要求 (1)

2.3内容 (1)

3、计过程及分析 (1)

3.1原始心电信号分析 (1)

3.2 设计滤波器 (3)

4、结果分析 (7)

5、参考文献 (7)

附录 (8)

1、设计目的意义

本次课程主要达到以下几个目的:

(1) 熟练掌握使用MATLAB程序设计方法

(2) 掌握序列离散傅里叶变换的MATLAB实现,并进行频谱分析

(3) 熟练掌握使用MATLAB设计IIR或FIR数字滤波器

2、设计内容

2.1设计原理

(1)频谱分析(傅里叶变换)

(2)滤波器设计

IIR(冲激响应不变法,双线性变换法)详解见附录

FIR(窗函数法,频率抽样法)详解见附录

(3)信号滤波(时域卷积,频域相乘)

2.2要求

要求设计出心电数据处理的处理与分析程序。

(1) 处理对象:心电数据;

(2) 内容:心电数据仿真,心电数据处理(仿真数据,真实数据);

(3) 结果:得到处理结果。

2.3内容

(1)原始心电信号的时域波形和频谱图(幅频和相频)。

(2)IIR滤波器的频率响应(幅频响应和相频响应)曲线;原始心电信号经IIR滤波器滤波后的心电信号的时域波形和频谱图(幅频和相频);

(3)FIR 滤波器的频率响应(幅频响应和相频响应)曲线;原始心电信号经FIR 滤波器滤波后的心电信号的时域波形和频谱图(幅频和相频);

3、设计过程及分析

3.1原始心电信号分析

用load 函数将原心电信号导入b = load('C:\Users\Administrator\Desktop\课程设计\101ecg.txt'),并画出心电信号的时域波形和频谱图(幅频和相频),如图1所示:

01234567

8910

-20

2

原始心电信号的时域波形图

时间t/s

幅值/A 050100150200250

300350

050

100

150

原始心电信号的频谱图频率/HZ

幅值/d b 050100150200

250300350

-50

5

原始心电信号的相频图频率/Hz 相角/r a d

图1 原始心电信号的时域波形图及频谱图

心电信号由于受到人体诸多因素的影响,因而有着一般信号所没有的特点:

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