基于LM4F120H5QR的三导联便携式心电图仪系统设计

摘要

心脏类疾病成为危害人体健康的主要疾病之一，它的诊治是医学领域的一个难题。心电图(Electrocardiograph)能够反映出心肌细胞生物电的变化，成为诊断心脏类病变最有力的依据。心电图机作为诊断心脏性疾病的重要工具，当前市场上已经有很多相关的设备，动态便携式心电Hoher价格较昂贵难以普及。针对心脏类疾病的突发性，研制一款功耗低、小型化、便携式心电监护产品迫在眉捷。
　　本文设计了基于LM4F120H5QR的三导联便携式心电监护系统。阐述了心电信号基础理论，概述了心电信号采集和处理的方法。运用了RT-Thread实时操作系统、GPRS无线通信技术、基于MFC的软件设计技术以及FAT32文件系统，选用LM4F120H5QR处理器作为控制单元，采用ADI公司生产的24位AD芯片设计了心电采集单元，设计了基于LM4F120H5QR的心电信号处理系统和基于GPRS的远程心电监护系统。下位机由导联接口、除颤保护、模数转换、主控单元、SD卡存储、按键及显示、电源电路组成。本系统采用数字信号处理的方法进行滤波，通过软件实现FIR低通滤波、零相移的IIR高通滤波和工频陷波。与传统采用硬件方法设计心电信号处理电路，相比较而言节省了成本并且很大程度上减小了电路板的体积和降低了功耗；基于 LM4F120H5QR的ECG处理系统包含模数转换、数据处理及存储、LCD显示及无线通信，主要实现对心电信号的模数转换、滤波处理、存储、显示和传输；基于GPRS的远程心电监护系统主要采用MFC软件编程方法通过UDP协议设计了PC端的心电监护界面，医生可远程监视患者的心电情况。此外，本系统还实现了在 RT-Thread实时操作系统在LM4F120H5QR平台上的移植，以便更好的开发和实现嵌入式系统的各种功能。
　　本系统经过仿真与样机的综合实验，结果表明基于LM4F120H5QR的三导联便携式心电图仪系统成功的实现对心电信号采集、存储、显示和远程传输，具备简单的分析处理能力。该系统具有低成本、小体积、低功耗、便携式、远程传输等优点完全符合家庭心电监护产品的需求。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1引言

1.2心电监护系统的国内外研究现状

1.3嵌入式实时操作系统简介

1.4本文的研究内容及主要工作

第2章 心电信号采集系统的设计

2.1心电信号的基础理论

2.2心电电极与导联

2.3心电信号采集系统设计

2.4本章小结

第3章 基于ARM Cortex-M4的心电信号处理系统

3.1系统总体设计

3.2 LM4F120H5QR处理器的结构及特点

3.3心电信号采集

3.4数字滤波处理

3.5 SD卡数据存储

3.6 GPRS无线通信

3.7 TFT彩屏显示

3.8本章小结

第4章 RT-Thread系统移植

4.1 RT-Thread系统简介

4.2 RT-Thread开发环境介绍

4.3配置RT-Thread开发环境

4.4 RT-Thread系统在LM4F120H5QR上的移植

4.4本章小结

第5章 PC端远程监护软件设计及整机测试

5.1 UDP通信

5.2客户端编程

5.3上位机监控界面的软件设计

5.4上位机软件说明

5.5整机测试

5.6本章小结

第6章 总结和展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢