一种多功能18导联心电模拟器的设计与实现
本文选题:心电模拟器 切入点:呼吸信号 出处:《兰州大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:心电模拟器是心电检测设备测试过程中使用的重要设备,用于测试心电检测设备的功能和精度等参数,确定心电检测设备是否符合设计需求和达到协议标准。心电检测设备包括心电图机和心电监护仪。本文根据心电检测设备的相关设计标准和市场需求,设计了一款能够输出18导联心电信号的模拟器,模拟器能在输出心电信号的同时,叠加输出呼吸信号、极化电压和起搏(PACE)信号。本文首先对心电检测进行概要叙述,说明心电检测设备的作用,介绍心电检测的背景和现状,然后分析心电模拟器在测试心电检测设备中的重要作用,并且介绍当前心电模拟器的发展状况。然后讲解心电的相关基础理论,包括心电图的定义与特征和导联的定义与计算公式。为了设计符合要求的模拟器,文中对心电模拟器的设计需求进行了详细的分类和总结,并提出可行的设计方案。心电检测设备直接应用于人体,所以设计中采用分隔地设计,即将接入市电电路的地平面与直接接触人体电路的地平面分隔开,两个地平面分别称为实地和浮地,在测试心电检测设备的过程中,为了两部分的地仍处于分隔状态,模拟器也进行割地设计,所以本文的硬件电路部分,分为四个模块进行阐述,包括电路的电源设计、实地侧电路设计和浮地侧电路设计,同时因为心电信号、呼吸信号、极化电压和PACE信号是模拟器设计的关键,所以将这四个信号的发生电路单独划分为一个模块,进行详细分析介绍。系统的软件设计部分,详细的介绍了系统的主程序设计和四个重要的程序模块,分别是D/A转换程序、心电信号模拟程序、呼吸信号模拟程序和PACE信号模拟程序,并且简单介绍了数据传输模块的软件设计。最后给出结论,并提出未来将要进行的设计改进。目前国内市场上的心电模拟器多数仅能输出12导联,并且无法同时输出其它人体生理信号,本文设计的多功能心电模拟器共有16个输出通道,可以输出18导联的心电信号,并且在心电信号中叠加了模拟的呼吸信号、极化电压和PACE信号,能够更加真实模拟人体的心电信号检测环境,此外,使用STM32F103作为核心MCU,为模拟器提供了强大的运算和控制能力。此心电模拟器足以满足当前心电检测设备的测试需求,并且设计水准处在同类产品前列。
[Abstract]:ECG simulator is an important equipment used in the testing process of ECG testing equipment, which is used to test the function and precision of ECG testing equipment. Determine whether the ECG testing equipment meets the design requirements and meet the protocol standards. The ECG testing equipment includes the ECG machine and the ECG monitor. According to the design standards and market requirements of the ECG testing equipment, A simulator which can output 18 lead ECG signal is designed. The simulator can output respiratory signal, polarization voltage and pacer signal at the same time as output ECG signal. Explains the function of ECG testing equipment, introduces the background and current situation of ECG testing, and then analyzes the important role of ECG simulator in testing ECG testing equipment. Then it explains the basic theory of ECG, including the definition and characteristic of ECG and the definition and calculation formula of lead. In this paper, the design requirements of ECG simulator are classified and summarized in detail, and a feasible design scheme is put forward. The ground plane that will be connected to the electric circuit will be separated from the ground plane directly in contact with the human body circuit. The two ground planes are called field and floating ground respectively. In the process of testing the ECG testing equipment, the ground plane is still in a separate state for the two parts of the ground. The simulator is also designed to cut the ground, so the hardware circuit of this paper is divided into four modules, including the power supply design of the circuit, the field side circuit design and the floatation side circuit design, at the same time, because of the ECG signal, the breath signal, Polarization voltage and PACE signal are the key of simulator design, so the generation circuit of these four signals is divided into a module separately, and the software design part of the system is introduced in detail. The main program design and four important program modules of the system are introduced in detail. They are the D / A conversion program, the ECG analog program, the respiratory signal simulation program and the PACE signal simulation program. The software design of the data transmission module is briefly introduced. Finally, the conclusion is given, and the design improvements to be carried out in the future are proposed. At present, most of the ECG simulators in the domestic market can only output 12 leads. And can not output other human physiological signals at the same time. The multifunctional ECG simulator designed in this paper has 16 output channels, which can output 18-lead ECG signals, and the simulated respiratory signals are superimposed in the ECG signals. Polarization voltage and PACE signal can more truly simulate the human ECG detection environment, in addition, The use of STM32F103 as the core of MCU provides a powerful operation and control capability for the simulator, which is sufficient to meet the testing requirements of the current ECG testing equipment, and the design level is in the forefront of the similar products.
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TH776
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本文编号:1583149
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