面向睡眠分析的脉搏检测装置的研究与设计

摘要

研究表明睡眠中的心率监测可以用来对睡眠质量进行初步的评估分析，为睡眠的分析研究工作提供更加简便的手段。而且可以通过测量睡眠者的脉搏变化，判断其人体是否进入有效睡眠状态，使睡眠者在保证一定的有效睡眠时间的前提下，可以最大限度的节省时间，既有利于人们身体健康，又有利于人们挤出更多的时间应对繁忙的工作。论文以硬件装置开发为重点，研究了面向睡眠分析中的脉搏检测装置，设计出了一种有效睡眠测定控制器，并已申报国家发明专利，进入实质性审查阶段。 论文研究的主要内容为： 1.研究了睡眠中的心率变异性及分析方法，以及国内外睡眠监测装置的现状，选择脉搏检测进行睡眠分析的研究。 2.研究了现有的脉搏信号处理方法及其测量技术，提出了一种多点脉搏信息融合方法，该方法可以从多点的脉搏信号中提取出具有最大信息量的值，从而把多路脉搏信号融合成一路脉搏信号，可以得到一路既具有较大信息量，同时具有小数据量的高质量脉搏信号，十分有利于脉搏信息参数的计算和数据存储。 3.设计并实现了一种有效睡眠测定控制器，用于监测有效的睡眠时间，通过测定相关睡眠阶段人体脉搏信号，测量出有效睡眠的起始时间及终止时间，并在睡眠者事先预设好的有效的睡眠时间到达时，利用语音报警而唤醒睡眠者，既保证睡眠的效果，又最大限度的节省时间。硬件电路包括脉搏传感器电路，脉搏信号处理电路(信号放大、基线校正、50Hz陷波器、带通滤波器等)，键盘输入电路，LED数码管显示电路，以及基于ISD1420的语音报警电路。 4.用汇编语言进行了系统的软件设计，并用仿真软件进行了软、硬件的仿真测试，研究了系统的可靠性和抗干扰问题，进行了实验测试。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1睡眠与睡眠分析的意义

1.2睡眠分析的发展概况及现状

1.2.1睡眠的周期性与生理变化

1.2.2传统睡眠监测

1.2.3睡眠中的心率变异性及分析方法

1.2.4常用心率检测方法

1.2.5国内外的睡眠监测装置的发展情况

1.3脉搏信号的基本特性

1.3.1脉搏信号的性质

1.3.2脉搏信号的分析方法

1.4本论文的选题和研究内容

第二章脉搏信号分析处理方法

2.1脉搏信号噪声的数字处理方法

2.2小波变换方法

2.3多点脉搏信息融合方法

2.3.1脉搏熵的概念

2.3.2多点脉搏信息融合算法

第三章有效睡眠控制器的硬件设计

3.1系统方案设计

3.2单片机的选型和最小系统

3.2.1单片机的选型及存储器的配置

3.2.2时钟与复位电路设计

3.3脉搏传感器电路设计

3.3.1脉搏传感器简介

3.3.2自制光电脉搏传感器

3.3.3脉搏传感器的选择

3.4脉搏信号处理电路设计

3.4.1一级放大电路和基线校正电路设计

3.4.2陷波器电路设计

3.4.3带通滤波器和二级放大电路设计

3.5键盘电路设计

3.6显示电路设计

3.7语音报警电路设计

3.7.1 ISD1420简介

3.7.2 ISD1420引脚功能

3.7.3 ISD1420工作原理

3.7.4 ISD1420和单片机接口电路设计

第四章有效睡眠控制器的软件设计

4.1系统软件开发环境

4.1.1 KEIL C51开发环境

4.1.2 PROTEUS仿真开发环境

4.2系统软件程序设计

4.2.1资源分配

4.2.2程序流程图

4.2.3核心程序和主要子程序

第五章系统的抗干扰研究和测试

5.1系统抗干扰性及可靠性设计

5.2硬件抗干扰技术

5.3软件系统抗干扰技术

5.3.1指令冗余技术

5.3.2软件陷阱技术

5.3.3“看门狗”技术

5.3.4数字滤波技术

5.4系统的调试和测试结果

第六章结论和展望

6.1本论文研究总结

6.2前景展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果