便携式心电监护仪的设计与实现

摘要

心脏病的突发性已经使很多人意识到了对自身心电监护的重要性。心电监护仪是一种现代医疗仪器，是高新技术在医疗器械上的体现。而医院的大型多功能监护仪操作复杂而且需要专业人员操作。随着近些年电子信息技术的飞速发展，设计低成本、小体积低功耗且功能多样化、稳定性更好的便携式心电监护仪已经成为可能。本文顺应心电监护仪逐步向家庭实用化的发展方向，在充分分析了心电监护仪自身特点及基本功能要求的基础上，设计了一种低功耗、便携式家用心电监护仪。 硬件上，便携式心电监护仪由两个部分组成：前端信号调理和数字信号处理。前端作为心电信号输入端，采用了三导联方式实现对心电信号（生物电信号）的拾取。之后经预处理，包括放大、滤波等调理过程，调理后信号进入模数转换器（ADC）进行模数转换，本文采用了ADS8881实现了对心电信号的转换，其转换精度、速率和超低功耗的特点可以满足系统设计的需要。数字信号处理采用超低功耗单片处理器为核心电路实现，这些处理包括数字滤波，以剔除信号中的噪声，QRS波群检测，以实现R波的提取与判定，同时进行心率异常分析和数据存储。系统还设计了USB接口，可以将所存储的心电信息传送至上位机进行显示，显示界面由 VC++6.0绘制，同时可以进行数据保存以用于后续的医生诊断应用。 系统采用锂电池供电，通过USB接口可以为电池充电。考虑到系统属于便携式设备，必须具有待机时间长的基本特点，为此，采用了超低功耗硬件电路设计。 总体功能性能初步测试表明，本文所设计的心电监护仪功能与成熟的商用产品相比相当，可以适合患者随身携带以及家庭使用。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题目的及意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 论文主要工作及结构安排

第2章 心电信号的测量原理及总体设计方案

2.1 心电信号的测量原理

2.2 心电图的波形分析

2.3 监护仪总体方案及基本要求

2.4 本章小结

第3章 系统硬件电路设计

3.1 硬件系统总体设计

3.2 信号调理与采集电路设计

3.3 数字处理模块电路设计

3.4 电源电路

3.5 PCB设计

3.6 本章小结

第4章 系统软件设计

4.1 系统整体程序设计

4.2 心电数据采集

4.3 数字滤波器程序设计

4.4 QRS波群检测算法以及心率失常分析

4.5 LCD显示器程序设计

4.6 文件储存系统程序设计

4.7 USB模块程序设计

4.8 PC机端程序设计

4.9 本章小结

第5章 系统测试与结果分析

5.1 LCD显示结果

5.2 数字滤波器算法验证

5.2 QRS波群检测算法验证

5.3 系统测试结果分析

5.4 系统开发环境

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢