便携式心电检测设备的设计与实现

摘要

随着科学信息的蓬勃发展，便携式智能装备在人们的家居生活扮演了重要的角色，数以万计的便携可穿戴设备被广泛应用于休闲娱乐、智能通信等领域，将便携可穿戴设备应用于人体健康检测方面则成为一种新的趋势。心电信号是心血管疾病风险预测的主要参数，通常患者是在特定的医疗仪器下测得心电信号，但是这种仪器一般操作复杂，使用过程中也容易令患者不适。很多临床研究证实，家用心电检测设备对于心血管疾病起着预防作用，所以设计出能够家用甚至于可以随时携带的心电检测设备十分重要。 本文设计实现了一种基于树莓派 B的便携式心电检测设备，整个设备由心电采集模块、A/D转换模块、树莓派 B及触摸显示屏模块组成，具有体积小、成本低、操作便捷、性能强等诸多优点。 该设备将开源硬件树莓派 B作为系统的核心处理器，采用从属于 Linux系统的Raspbian操作系统，结合硬件电路设计实现了心电检测设备提取心电参数并动态显示心电波形的功能。整个系统采用软硬件结合的方式，硬件电路基于 ADI公司开发的AD8232芯片的设计了心电采集模块完成心电信号的采集，基于PCF8591芯片设计了A/D转换模块实现树莓派 B对模拟信号的读取；软件设计上采用数字信号处理的方式实现对心电信号的实时滤噪，采用差分阈值法实现QRS波的特征值提取及心率计算，最终将处理后的心电波形实时动态地显示在触摸显示屏上，并且存储了心电数据。 本文最后给出了便携式心电检测设备的实时测试，测试结果显示该设备能够提取出人体心电信号，成功滤除心电信号中的各种干扰，有效提取出QRS波特征值，实现了心率的测量、数据的存储，并且动态显示了心电波形，基本实现了预期设计指标。

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第一章 绪论

§1.1选题背景与意义

§1.2国内外研究现状

§1.3本文的主要工作

第二章 心电检测设备的整体框架

§2.1心电信号知识概述

§2.2系统硬件结构概述

§2.3系统的硬件选型

§2.4系统软件结构概述

§2.5本章小结

第三章 系统的硬件设计

§3.1引言

§3.2心电采集模块设计

§3.3 核心模块概述

§3.4本章小结

第四章 系统的软件设计

§4.1引言

§4.2树莓派Raspbian系统

§4.3心电信号的数字滤波

§4.4应用程序设计

§4.5本章小结

结束语

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果

附录 便携式心电检测设备实物图