低功耗可穿戴式心电监护系统研制与开发
发布时间：2021-05-09 12:22
心血管疾病是一种严重威胁人类健康的常见病,居各种死因首位。而心电异常的早期发现,早期治疗是减少死亡率的重要手段之一。目前已有的便携式心电监护系统体积大、导联多、功耗高,不能实时处理心电数据。因此研制重量轻、可穿戴的,可实现全天候心电/心率实时监测的心电监护系统,具有十分重要的意义。本文对低功耗可穿戴式心电监护系统的关键技术进行了研究,通过综合低功耗策略与硬件技术降低系统功耗;采用模拟滤波与数字滤波结合的方式滤除高频噪声、低频噪声及工频干扰;利用低功耗蓝牙技术将数据实时传输至手机客户端;客户端APP对心电信号进行实时处理并显示。针对心电信号的微弱性、易受外界干扰性,设计了一级、二级放大电路和滤波电路,实现了心电信号的放大并抑制了信号的低频噪声、高频噪声。同时利用单片机剩余资源,实现整数数字陷波器,去除工频干扰。根据电源噪声和静态功耗要求,采用ADP151及REF3312低功耗芯片设计了供电系统,从而有效避免电源噪声对心电信号造成干扰以及射频芯片电流脉冲对系统稳定性造成破坏。通过分析硬件低功耗条件,研究硬件及无线协议参数配置方案,设计并提出利用缓存数据变化速度间接获得对端设备信号质量策略,...
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 心电信号的产生及组成
1.3 心电信号的特点
1.4 国内外研究现状
1.4.1 可穿戴技术研究现状
1.4.2 低功耗可穿戴式心电监护设备研究现状
1.5 本文研究内容
1.6 本文章节安排
第二章 心心电信号调理电路设计电信号调理电路设计
2.1 总体硬件方案设计
2.2 一级放大电路及高通滤波器设计
2.2.1 电路的设计需求分析
2.2.2 电路设计
2.2.3 电路仿真结果
2.3 二级放大电路及低通滤波器设计
2.4 数字陷波器的设计
2.5 系统供电设计
2.5.1 稳压电路设计
2.5.2 充电系统设计
2.6 本章小结
第三章 系统低功耗策略设计
3.1 蓝牙通信协议分析及芯片选择
3.2 蓝牙芯片低功耗性能分析
3.2.1 内部电压转换模块分析
3.2.2 系统时钟选择与功耗分析
3.2.3 其他资源降低功耗分析
3.3 蓝牙协议低功耗策略设计
3.3.1 低功耗数据传输策略设计
3.3.2 低功耗模数转换策略设计
3.3.3 低功耗功率调整策略设计
3.4 本章小结
第四章 心电数据处理与分析
4.1 心电数据处理方法设计
4.2 心电信号预处理
4.2.1 形态学滤波器原理
4.2.2 基线漂移噪声处理
4.3 差分与非线性处理
4.4 自适应R波识别
4.5 对比与分析
4.6 Android客户端设计及效果
4.7 本章小结
第五章 实验与分析
5.1 功耗测试
5.2 客户端算法测试
5.3 实物展示
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
在学期间学术成果情况以及参加科研情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于差分阈值与模板匹配的心电R波提取算法[J]. 吴建,李康,庞宇,孙海霞. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2015(03)
[2]超低功耗智能移动心电监测设备[J]. 余冠成,赵晓东,俞乾,张云鹏,陈骁,王守岩. 传感器与微系统. 2015(03)
[3]无线充电技术的原理与特点[J]. 张杰梁. 仪表技术. 2014(05)
[4]一种改进的模板匹配算法及其在ECG波形识别中的应用[J]. 江依法,周青,陈伟燕. 中国生物医学工程学报. 2012(05)
[5]基于ZigBee技术的人体健康监测平台[J]. 杜天旭,吴晓雯,庄伟. 测控技术. 2012(07)
[6]基于Hilbert-Huang变换的ECG消噪[J]. 杨向林,严洪,许志,任兆瑞,宋晋忠,姚宇华,李延军. 电子学报. 2011(04)
[7]一种老年人移动健康监护系统的研究[J]. 秦晓华,段侪杰,袁克虹,申博. 中国医学物理学杂志. 2011(01)
[8]心电图电极[J]. 王桂莲. 数理医药学杂志. 2007(04)
[9]基于Internet与无线通信的远程心电实时监护系统[J]. 李杰,何为,杨帆,张孝桂,汪金刚. 医疗卫生装备. 2007(05)
[10]心电图U波临床研究进展[J]. 马淑英,王春兰,魏留臣,吕金兰. 人民军医. 2006(03)
硕士论文
[1]穿戴式多生理参数健康监测系统的研制[D]. 王宪忠.吉林大学 2017
[2]基于小波变换的心电监护仪[D]. 刘磊.电子科技大学 2003
本文编号：3177299
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 心电信号的产生及组成
1.3 心电信号的特点
1.4 国内外研究现状
1.4.1 可穿戴技术研究现状
1.4.2 低功耗可穿戴式心电监护设备研究现状
1.5 本文研究内容
1.6 本文章节安排
第二章 心心电信号调理电路设计电信号调理电路设计
2.1 总体硬件方案设计
2.2 一级放大电路及高通滤波器设计
2.2.1 电路的设计需求分析
2.2.2 电路设计
2.2.3 电路仿真结果
2.3 二级放大电路及低通滤波器设计
2.4 数字陷波器的设计
2.5 系统供电设计
2.5.1 稳压电路设计
2.5.2 充电系统设计
2.6 本章小结
第三章 系统低功耗策略设计
3.1 蓝牙通信协议分析及芯片选择
3.2 蓝牙芯片低功耗性能分析
3.2.1 内部电压转换模块分析
3.2.2 系统时钟选择与功耗分析
3.2.3 其他资源降低功耗分析
3.3 蓝牙协议低功耗策略设计
3.3.1 低功耗数据传输策略设计
3.3.2 低功耗模数转换策略设计
3.3.3 低功耗功率调整策略设计
3.4 本章小结
第四章 心电数据处理与分析
4.1 心电数据处理方法设计
4.2 心电信号预处理
4.2.1 形态学滤波器原理
4.2.2 基线漂移噪声处理
4.3 差分与非线性处理
4.4 自适应R波识别
4.5 对比与分析
4.6 Android客户端设计及效果
4.7 本章小结
第五章 实验与分析
5.1 功耗测试
5.2 客户端算法测试
5.3 实物展示
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
在学期间学术成果情况以及参加科研情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于差分阈值与模板匹配的心电R波提取算法[J]. 吴建,李康,庞宇,孙海霞. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2015(03)
[2]超低功耗智能移动心电监测设备[J]. 余冠成,赵晓东,俞乾,张云鹏,陈骁,王守岩. 传感器与微系统. 2015(03)
[3]无线充电技术的原理与特点[J]. 张杰梁. 仪表技术. 2014(05)
[4]一种改进的模板匹配算法及其在ECG波形识别中的应用[J]. 江依法,周青,陈伟燕. 中国生物医学工程学报. 2012(05)
[5]基于ZigBee技术的人体健康监测平台[J]. 杜天旭,吴晓雯,庄伟. 测控技术. 2012(07)
[6]基于Hilbert-Huang变换的ECG消噪[J]. 杨向林,严洪,许志,任兆瑞,宋晋忠,姚宇华,李延军. 电子学报. 2011(04)
[7]一种老年人移动健康监护系统的研究[J]. 秦晓华,段侪杰,袁克虹,申博. 中国医学物理学杂志. 2011(01)
[8]心电图电极[J]. 王桂莲. 数理医药学杂志. 2007(04)
[9]基于Internet与无线通信的远程心电实时监护系统[J]. 李杰,何为,杨帆,张孝桂,汪金刚. 医疗卫生装备. 2007(05)
[10]心电图U波临床研究进展[J]. 马淑英,王春兰,魏留臣,吕金兰. 人民军医. 2006(03)
硕士论文
[1]穿戴式多生理参数健康监测系统的研制[D]. 王宪忠.吉林大学 2017
[2]基于小波变换的心电监护仪[D]. 刘磊.电子科技大学 2003
本文编号：3177299
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