人体运动电生理信号检测与处理

摘要

生物电是反映人体各种生理状态的一种重要信息，人们研究了心电、肌电、眼电等各种生物电信号、并应用于疾病的诊断治疗。除生物电信号外，由于生命的活动，人体内还会产生各种声音信号，如心脏搏动的声音(心音)，这类声音可经声电转换成模拟信号。
　　 随着人类健康和保健意识的增强，医疗仪器也从适用于医院的复杂、大型设备，转向一些小巧、便携并适用于家庭、军事和运动员训练的装置。本论文在以往国内外研究的基础上着重对运动情况下心电、心音、肌电和眼电信号的检测处理进行研究，并结合当下流行的超低功耗16位控制器MSP430，研制了基于MSP430控制器的便携式人体运动生物电信号检测处理系统。该系统主要由微控制器、生物电信号检测模块、LCD显示模块、SD卡存储模块、按键控制模块和声光报警模块组成，其中生物电信号检测模块包括心电、心音、肌电和眼电检测模块，它们分别完成这些生物电信号在人体运动状态下的的提取采集；LCD显示模块则实时显示这些生物电信号波形，而且在显示心电波形的同时能够实时显示心率；SD卡存储模块在按键的控制下对所采集运动生物电信号进行存储并能够选取回放；按键控制模块可以实现单键电源开关机、波形选取显示和波形存储控制功能；声光指示模块除了LED电源指示、存储指示功能外，当生物电信号检测模块的导联脱落时能够声光报警。
　　 在软件方面，采用结构化程序设计方法，完成了数字电路部分中各模块的初始化，使其能正常工作，取得良好的效果。

目录

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英文文摘

声明

第一章 绪 论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究现状

1.3本论文主要工作

1.4论文的结构安排

第二章人体电生理信号的背景理论

2.1心电信号采集背景理论

2.1.1心电信号的形成

2.1.2心电电极与导联

2.1.3心电图与典型波形

2.1.4心电信号的特性

2.1.5心电采集的干扰来源

2.2心音采集背景理论

2.2.1心音产生的生理机制

2.2.2心音听诊部位

2.2.3心音的时频特性

2.2.4声电传感器

2.3肌电采集背景理论

2.3.1肌电产生的生理机制

2.3.2 电极在肌肉上的安置

2.3.3肌电信号的特征

2.4眼电采集背景理论

2.4.1眼电产生的生理机制

2.4.2眼电信号采集导联方式

第三章人体运动电生理信号检测电路设计

3.1心电、肌电、眼电信号检测电路

3.1.1前置放大电路

3.1.2右腿驱动电路

3.1.3屏蔽驱动电路

3.1.4电极脱落检测电路

3.1.5滤波电路

3.1.6后置放大电路

3.2心音信号检测电路

3.3微控制器电路

3.4 LCD显示电路

3.5 SD卡存储电路

3.6按键控制电路

3.7声光指示电路

3.8电源电路

第四章软件设计

4.1 ADC12模数转换

4.2数字滤波技术

4.2.1有限冲激响应滤波器

4.2.2无限冲激响应滤波器

4.2.3整数型滤波器

4.3 QRS波检测程序

4.3.1整数型带通滤波器

4.3.2微分

4.3.3平方函数

4.3.4移动窗口积分

4.3.5设置阈值

4.3.6回检方法

4.4 LCD显示程序

4.4.1 KS0108B功能简介

4.4.2 LCD汉字显示编程

4.4.3 LCD波形显示编程

4.5 SD卡存储程序

4.5.1 SD卡的寄存器

4.5.2 SD命令与应答

4.5.3 SD卡初始化

4.5.4 SD卡的读操作

4.5.5 SD卡的写操作

4.5.6 FAT文件系统

第五章系统实验及其分析

5.1测试仪器

5.2测试结果分析

第六章总结和展望

6.1全文总结

6.2后续工作与展望

致谢

参考文献

读研期间发表的论文