基于DSP的心电信号采集和分析系统

发布时间：2017-05-25 01:15

  本文关键词：基于DSP的心电信号采集和分析系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：心电信号是心脏电活动的在体表的综合表现，是一种典型的生物电信号，由于心电信号从不同方面和层次上反映了心脏的工作状态，因此在心脏疾病的临床诊断和治疗过程中具有非常重要的参考价值。 心电信号可以通过置于体表的电极和一定的导联方式检测出来，心电信号的检测与分析是心脏疾病临床诊断中的关键环节。随着人民生活水平的提高，家庭保健意识的增强，心电检测仪器走进普通家庭是一种趋势。并且随着集成电路技术的发展，也为心电检测仪器的小型化和便携化提供了技术支持。制作便于家庭使用，，简单易操作的心电检测仪这是本课题的研究意义所在。 本课题完成了基于DSP的心电信号采集和分析系统硬件和软件设计，前者负责心电信号的采集和预处理，而后者负责心电信号的滤波和分析。 心电信号属于强噪声背景下的微弱信号，伴有各种噪声和干扰，为采集带来了一定的难度。本课题的心电数据采集系统的硬件电路是根据心电信号的特点而制定，包括信号调理电路和处理电路两个部分。心电数据调理电路包括前端放大和右腿驱动电路、带通滤波和50Hz陷波电路、主放大和电平抬高电路等，实现了心电信号的模拟采集和预处理。心电数据处理电路包括电源管理模块、TMS320VC5509处理器模块电路、存储器扩展电路、串口通信电路、LCD接口电路等，实现心电信号的数模转换、数字信号处理和实时显示。 软件系统在DSP的集成软件开发环境CCS下用C语言来编程，采用的是模块化编程方式。主程序对各个子程序进行调用和组织，使整个系统能协调工作。子程序包括系统初始化程序、ADC子程序、数字信号处理程序、液晶显示程序、PC机应用程序等。软件部分的关键是数字信号处理算法程序，算法方案的合适与否关系到整个系统的精度和实时性。本系统首先通过MATLAB对MIT-BIH标准心电数据库的试验数据做了一系列的算法验证，然后通过C语言编程实现了心电信号的算法，有效地抑制了噪声和干扰。 本课题初步完成了预期的设想，给出了一种实现心电检测仪小型化、智能化、家庭化的现实可行的方案，绘制了原理图和PCB图，并且制作了样机一台。
【关键词】：心电信号干扰 心电信号采集 数字信号处理 TMS320VC5509
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH772.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 人体心电信号的产生机理10
• 1.2 心电信号采集和分析系统的发展历史10-11
• 1.3 体表心电图及心电信号的特征分析11-14
• 1.3.1 心脏电传导过程分析11-12
• 1.3.2 心电信号时域特征分析12-13
• 1.3.3 心电信号的电特性分析13-14
• 1.4 心电信号采集分析系统的研究现状和发展趋势14-15
• 1.5 本课题的研究内容和创新点15-17
• 1.5.1 本课题的研究内容15-16
• 1.5.2 本系统的创新点16-17
• 第二章 心电信号采集和分析系统硬件设计17-41
• 2.1 硬件系统整体框架设计17-18
• 2.1.1 系统的设计指标分析17-18
• 2.1.2 硬件系统整体结构分析18
• 2.2 心电信号调理模块的设计18-29
• 2.2.1 心电信号的干扰因素分析19-20
• 2.2.2 心电电极和导联体系分析20-22
• 2.2.3 前置放大电路设计22-24
• 2.2.4 右腿驱动电路24-25
• 2.2.5 滤波电路设计25-28
• 2.2.6 主放大以及电平抬升电路设计28-29
• 2.3 心电信号控制模块设计29-40
• 2.3.1 DSP的体系结构分析29-31
• 2.3.2 DSP处理器的选型分析31-32
• 2.3.3 TMS320VC5509内部结构分析32-33
• 2.3.4 DSP最小系统的设计与实现33-37
• 2.3.5 人机交互接口的设计与实现37-38
• 2.3.6 通信模块的设计与实现38-39
• 2.3.7 DSP的存储空间扩展39-40
• 2.4 本章小节40-41
• 第三章 心电信号的数字信号处理算法研究41-52
• 3.1 心电信号的FIR低通滤波41-45
• 3.1.1 FIR滤波理论知识41-42
• 3.1.2 FIR数字滤波器的频率抽样实现法42-44
• 3.1.3 FIR的低通滤波结果44-45
• 3.2 心电信号的50Hz自适应滤波45-50
• 3.2.1 自适应滤波结构和原理45-47
• 3.2.2 自适应滤波 LMS算法47-48
• 3.2.3 自适应陷波器的实现48-50
• 3.3 心电信号的去基线漂移50-51
• 3.4 本章小节51-52
• 第四章 心电信号采集和分析系统软件设计52-76
• 4.1 系统的编程资源和软件开发平台分析52-53
• 4.1.1 TMS320VC5509的编程资源52
• 4.1.2 CCS开发平台分析52-53
• 4.2 软件系统整体设计53-57
• 4.2.1 软件系统模块化分析53-54
• 4.2.2 DSP软件系统程序流程设计54-57
• 4.3 软件系统各模块的设计57-70
• 4.3.1 系统初始化模块58-60
• 4.3.2 看门狗(Watch Dog)模块60
• 4.3.3 心电信号采集模块60-61
• 4.3.4 心电信号的数字信号处理模块61-66
• 4.3.5 串行通信模块66-67
• 4.3.6 液晶显示模块67-70
• 4.4 TMS320VC5509的其他相关程序70-73
• 4.4.1 TMS320VC5509目标文件格式(COFF)的创建70-71
• 4.4.2 在线烧写程序设计71-73
• 4.5 上位机管理软件设计73-75
• 4.5.1 串行通信程序73-74
• 4.5.2 心电信号显示程序74
• 4.5.3 病人信息管理74-75
• 4.6 本章小节75-76
• 第五章 软硬件联合调试76-81
• 5.1 系统硬件调试76-77
• 5.2 系统软硬件联合调试77-79
• 5.2.1 液晶显示电路及软件调试78
• 5.2.2 串口通讯电路及程序调试78-79
• 5.3 系统整体调试结果79-80
• 5.4 本章小结80-81
• 第六章 结论及展望81-83
• 6.1 结论81-82
• 6.2 展望82-83
• 参考文献83-86
• 发表论文和参加科研情况说明86-87
• 致谢87-88
• 附录一 信号调理部分原理图88-89
• 附录二 DSP控制系统原理图89-90
• 附录三 硬件实物图90-91

【同被引文献】

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本文编号：392420