基于Cortex-M4处理器的多通道生物医学信号采集系统设计

摘要

随着互联网的飞速发展，远程医疗和便携式医疗设备在医疗领域的应用越来越受到重视。基于云计算和物联网的智能医疗将为解决看病难题提供一条有效的新途径。能实现对医学数据进行分析处理及远程监控的医学生理信号采集仪器，将会普及到家庭、社区医院和边远地区的医疗卫生室，对提高人民的健康水平具有十分重要的意义。
　　本文研究设计了一种基于 Cortex-M4内核的STM32F405处理器的多通道生理信号采集系统，实现了在较简单的电路上完成对信号的采集及处理。传感器的原始信号经前端处理电路预处理后，由 STM32F405处理器的AD转换器直接采集，并在内部以数字信号处理的方式完成对信号的降噪。采集完的数据通过网络传输的方式送达上位机进行波形显示和记录，并使用平滑滤波器对波形进行处理。
　　本文的工作主要有：（1）对国内外相关领域做初步探析，并对一款经典的产品进行了研究，制定了一套完整的信号采集处理框架，选择脉搏、心音、心电信号作为采集信号。（2）设计并成功制作了生理信号采集系统的整套硬件电路，包括电源板，采集卡以及前端信号处理板。（3）编写STM32F405处理器的代码，实现了片上IIR滤波器实时滤波，消除了50Hz工频干扰及基线漂移。开发了基于UDP协议的上位机程序，并成功进行了数据的实时显示及保存。（4）在Matlab上实现了Savitzky-Golay滤波器对信号进行平滑和降噪处理，得到了较好的效果。
　　本文中所设计多通道生理信号采集系统，开发实现了远程健康监护系统原型的各项功能。本系统操作简单，价格低廉，如应用于基于物联网的远程健康监护系统，不仅可以大大减少医疗成本，也提供更有效率的个人健康监护服务。

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第一章 绪 论

1.1、课题研究背景及国内外现状

1.2、主要工作及工作安排

1.3、系统实现的框架

1.4、测量参数及传感器选型

第二章 硬件系统的设计

2.1、整体硬件系统方案

2.2、电源部分设计

2.3、放大电路设计

2.4、采集电路设计

第三章 软件系统的设计

3.1、软件系统方案

3.2、单片机程序设计

3.3、上位机程序设计

3.4、数字滤波器设计

第四章 实物制作及系统测试

4.1、硬件实物电路制作

4.2、软件调试及网络测试

4.3、实际信号获取与对比

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

在校期间科研成果

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