基于ARM的心电信号检测

? 600 m V, 以确保病人和仪器的安全。可减少心电信号的 衰减, 起阻抗变换的作用, 便于导联网络的连接。
由于极化电压的影响, 放大器增益不能太高, 因而设 计了主从两级放大电路。主从放大电路之间设计了带通 滤波器, 是为了滤除肌电干扰和进行基线纠漂, 带通滤波 器的通带范围为 0. 5~ 106 H z。图 3 是单极胸导联的测量 电路, 它的工作原理与第 Ñ、第 Ò导联的电路相同, 其他 5 路胸导联的测量电路也如此。
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第 33 卷
电子测量技术
数据流的位所消耗的时间而设置除数锁存寄存器 U nDLM 和 U nDLL, 从而产生合适的波特率。
4 软件设计
3. 4 UART 接口 通 用异 步 收 发 器 ( UART : U niversal A synchronous
Receiver T ransm itt er) 是设备间进行异步串行通信的关键 模块。LPC2368 具有自动波特率功能, 通过测量接收输入
液晶屏选择点阵式液晶显示器 MzL02- 12864, 点阵数 为 128 @ 64, 单 电源供电, 对比 度编程可调, 并 行接口 为 6800 时序 M PU 接口方式, 集成 S6B0724 驱动控制 IC[5] 。 LPC2368 和 LCD 的接口原理图如图 4 所示。 3. 3 数据存储模块
L PC2368 内置一个 512 K B 的 Flash 存储器, 为满足 存储大量数据的需求, 需外接 SD 存储卡。LPC2368 内部 带有 SD/ M MC 卡控制器, 支持 SD/ M M C 卡的 SD 总线模 式, 采用该模式, 可使用该控制器来访问卡。SD 卡供电电 路及 SD 总线接口电路如图 5 所示。
开源的实时性操作系统, 可以实现基本的实时调度、信号
量、队列和存储管理。采用嵌入式实时操作系统, 可以实
现多任 务, 这 样 可以 更合 理、更有 效地 利用 CPU 的 资
源[ 8-9] 。对 LC/ OS- Ò的移植实际上就是对这 3 个文件( 即
OS_CPU . H 、OS_CPU _A. ASM 、OS_CPU_C. C ) 的代码进
Detection of ECG signals based on ARM
Z hang Fei ( N an Jing Railw ay V ocat ional & Techni cal Coll ege, Su zhou 215137)
Abstract: In order to better so lv e the pr oblems in the acquisitio n and processing for ECG, a domestic ECG detecting sy st em, w hich uses A RM processor L PC2368 as the ker nel, LC/ O S_ Ò as the embedded o per ating system is desig ned. T he funct ion is to adjust t he lo wer sig nals to acquire the va luable analo g ECG signals, then they ar e conver ted to digital signal, which can be sto red and sent to the computer by ser ial por ts, we can analy ze and pr ocess the signals on the co mputer; In additio n, so me functions can accomplished o n A RM such as the rea-l time filtering of ECG signal, the detection of QR S by the difference metho d and the ca lculatio n of hear t r ate. ECG sig nals and parameters can be dynamically displayed o n L CD. T he tested results sho w that the system has achieved g oals such as ECG signal acquisition and sto rag e, ECG displaying , data transimissio n, digital filter ing and QRS detection, etc. Keywords: L PC2368; LC/ O S_ Ò ; ECG signal; Q RS detectio n
嵌入式技术
电 子测 量 技 术 ELECT RON IC M EASU REMEN T TECH N OL OGY
第 33 卷 第 9 期 2010 年 9 月
基于 ARM 的心电信号检测
张飞
( 南京铁道职业技术学院 苏州 215137)
摘 要 : 为 了更好地 解决心电信 号的采集 和处理问题, 设计 了以 A RM 微处理 器 L PC2368 为 控制核心, 采用 嵌入式 LC/ O S_Ò 操作系统的心电信 号检测系统。将微弱的心电信号 经过放 大滤波 处理后提 取出来, 利 用 A / D 转换 器将其 转换为数字信号 , 通过串口上传到 P C 上进行分析处理; 也可以在 A RM 上实现对心电信号的实时滤波、基于差分方法 的 Q RS 波检测以及 心率计算。经测试, 该系统实现了对心电信号的实时采集、存储、显示、数据传输、数字滤波及 Q RS 波检测 等功能, 达到了预期目标。 关键词 : L P C2368; LC/ OS_ Ò ; 心电信号; QR S 检测 中图分 类号: T P274 文献标识码: A
只有在前一个条件成立时, 才对下一个条件进行判断, 否
则读取下一个数据并从第一个条件开始 重新检测 R 波。
只有在同时满足以上条件时, 才能认为正确地检出 R 波。
从 i 点向前搜索, 第一次出现 X ( n) < X ( n - 1) 且
X ( n) < X (n + 1) 时, 则 X (n) 为 Q 点;
图 3 单极胸导联的测量电路
在整个电路中, 两路双 极导联 Ñ、Ò的 输出直 接送 入 LPC2368 内置 A/ D 转换器 的第 0 和第 1 通道, 6 路 胸导联的输出通过跳 线送入 A/ D 转换 器的第 2 和第 5 通道。
3 核心处理器外围接口电路
3. 1 ADC 模块 一般地, 心电信号 频率范 围是 0. 05 ~ 100 H z, 根据
0引 言
随着生活节奏的加快, 心 血管疾病的发 病率逐年上 升, 严重威胁着人类健康。心电信号( ECG) 是诊断此类疾 病的重要依据[ 1] 。传统的心电监护仪价格高, 体积大, 难 以移动, 带来诸多不便。而嵌入式 A RM 系统是根据一个 系统或设备应用上的需要而开发的一种特殊单片机, 具有 集成度高、能耗低等特点[2] 。为此, 本文研制了基于 A RM 处理器的心电检测仪, 将 A RM 应用于心电检测系统的设 计上, 可以提高运算速 度, 降 低电路复杂 度, 减小系统体 积, 使得心电信号检测质量进一步提高。它成本低、简单 可靠[ 3] , 为心血管疾病的防治提供依据, 也为家庭保健提 供有力支持。
H ( z) =
( 1 - ej X0 z- 1) ( 1( 1 - Aej X0 z- 1) ( 1-
e- j X0 z - 1 ) Ae- j X0 z - 1 )
( 2)
它是一个二阶系统, 即
H ( z) =
1 - 2co s X0 z - 1 + z - 2 1 - 2Acos X0 z - 1 + A2z - 2
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张 飞: 基于 ARM 的心电信号检测
第9期
图 2 心电采集模块电路
图 1 系统硬件结构
2 心电信号采集模块
该模块包括保护缓冲电路和信号调理电路。电路的 组成框图如图 2 所示。
输入保护电路是在每个电极和地之间加入两个并联 的硅二极管 IN4148, 起电压限幅作用, 限制输入电压不超过
1 系统设计
心电信号幅度一般只有 0. 5~ 5 mV, 频谱范围为0. 05~
100 H z, 微弱并易受干扰[ 4] 。系统设计了 8 路心电测量 电路: 2 路双极标准导联第 I、第 Ò导联, 6 路胸导联。心 电信号的测量采 用 10 导 联心电传 感器, 并 设计了 保护 电路和抗干扰措施。传感器输出信号送 入调理电路, 经 前置放大电路放 大, 心电 信号经过 滤波处 理后, 可 以滤 除 低 频 的 基线 漂 移 干 扰 和 高 频 的 肌 电 干 扰, 设 计 的 50 H z陷波器有效地消除了工频干扰。经滤波后的心电 信号送入 ADC, 进 行高精度 的 A / D 转换。系统 控制核 心采用 NXP 公司的 ARM 7 处理器 L PC 2368, 液晶显示 屏( LCD) 建立良好的人机交互界面, 采 集到的信号可以 实时显示和回放, 并存储到 SD 卡中, 也可通过串口传输 到上位机, 为医护人员及时准确 地诊断提供参考。采用 嵌入式多任务实时操 作系统 LC/ OS _ Ò, 通过内 核的任 务调度, 提高了系统的实时性。系统硬 件结构框图如图 1 所示。
行适当的修改或重写。
4. 3 应用程序模块设计
基于 LC/ OS_ Ò的应用程序中, 每个模块对应一个任
务, 彼此之间是并行的, 但每个模块都对应着一个不同的
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张 飞: 基于 ARM 的心电信号检测
第9期
从 j + 1 点向后搜索, 第一次出现X (m ) < X (m - 1) 且