基于无线蓝牙协议的心电采集模块实现

摘要

近年来，随着物质生活水平的提高和生活节奏的加快，人们不良的饮食习惯和紧张压抑的情绪，使得我国心脏病的发病率大幅度增加。心电图监测是发现、确诊患者是否存在心脏病的有效手段。从医院配置的情况看，心电图(Electrocardiogram，ECG)监测因为不能24小时监测，往往对病情最终确诊存在一定不可信性;Holter心电图监测虽然可以做到24小时动态监测，对于病情确诊也可以提供比较可靠的依据，但监测设备体积庞大、价格也不便宜，一般患者难以随身携带或在家中使用。在这种情况下，就需要简便的、小型的、便携的心电图监测设备供应到市场上，满足广大心脏病患以及潜在心脏病患群体的需求。
　　本文以基于无线蓝牙协议的心电采集模块设计为核心研究内容，所做的工作有:第一，对心电信号的基本知识和蓝牙通信技术进行了阐述，分析了心电信号的形成机理，分析了心电图中各个波段的特点，阐述了心电信号采集过程中可能遇到的各种干扰，对比了心电导联系统的结构和特点，对蓝牙通信技术的基本原理和协议栈构成进行了分析。第二，在给出硬件总体设计框架的基础上，进一步详细设计了采集电路、主控电路和通信电路。采集电路中以ADS1298为核心芯片，进而设计了导联不正常的检测电路。主控电路中以STM32F103为核心芯片，进而对基于STM32F103的最小系统进行了设计，包括调试电路、复位电路;通信电路中以RN4020为核心芯片，并对其主要特点进行了阐述。第三，给出了软件总体设计方案和详细流程。设计了时钟控制程序和导联检测程序。针对50Hz的工频干扰，设置了专门的陷波器，完成心电采集数据的处理。依托蓝牙协议的HCI，分别设计了数据发送协议和数据接收协议。第四，构建了心电采集样机系统并展开了实验研究。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的背景和意义

1．1．1 研究的背景

1．1．2 研究的意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 心电采集系统的研究现状

1．2．2 心电信号处理的研究现状

1．3 本文主要研究的内容

第2章 心电图基本知识和蓝牙通信技术

2．1 心电信号及心电图

2．1．1 心电信号的形成

2．1．2 心电信号的波形

2．1．3 心电信号的干扰

2．1．4 心电图导联技术

2．2 蓝牙通信技术

2．1．1 蓝牙通信原理

2．1．2 蓝牙协议栈

2．3 本章小结

第3章 心电采集模块硬件设计

3．1 硬件总体设计

3．2 采集电路设计

3．2．1 导联不正常检测电路

3．2．2 采集电路

3．3 主控电路设计

3．3．1 主控芯片

3．3．2 最小系统

3．4 蓝牙通信电路设计

3．4．1 蓝牙芯片选择

3．4．2 RN4020引脚及特点

3．5 本章小结

第4章 心电采集模块软件设计

4．1 软件总体设计方案

4．1．1 总体方案

4．1．2 软件流程

4．2 时钟控制软件设计

4．2．1 STM32F103的时钟类型

4．2．2 时钟程序流程和步骤

4．3 导联检测软件设计

4．4 数据处理软件设计

4．5 蓝牙通信软件设计

4．5．1 主机控制接口

4．5．2 HCI协议格式

4．5．3 蓝牙发送协议设计

4．5．4 蓝牙接收协议设计

4．6 本章小结

第5章 心电采集模块样机及实验

5．1 样机系统构成

5．2 样机功能测试实验

5．2．1 心电数据接收测试

5．2．2 心电波形显示测试

5．2．3 采集结果可用性测试

5．3 本章小结

结论

参考文献

致谢

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