基于STM32和Android的便携式心电仪研发

发布时间：2017-10-01 11:11

  本文关键词：基于STM32和Android的便携式心电仪研发

  更多相关文章： 心电仪 心电信号 心电采集模块 信号处理模块 安卓手机

【摘要】：随着现代生产生活水平的提高,以及我国人口老龄化程度越来越严重,人们也越来越关心自己的身体健康状况。心电仪测量的心电图是观察人体健康状况的重要途径,对于心电仪的研发越来越受到重视。传统的心电仪体积笨重严重限制了患者的活动范围,影响患者身心健康。因此开发一种具有便携性、低成本、活动半径大的心电监护系统是一项既具有使用价值又具有研究意义的研究课题。本次设计将传统心电仪系统结构一分为二,一部分是信号采集模块,一部分是信号处理和显示模块。它们通过蓝牙进行信息通信,实现数据的传输。信号显示和处理单元使用大家都会携带的安卓手机作为平台。使用安卓手机作为心电显示的平台,可以降低心电仪成本,减小心电仪体积,提高数据处理速度和扩展性。基于以上思路可以设计一台便携式的心电仪。心电信号属于生物医学信号,极容易受到噪声和其他因素的影响。基于心电信号这一特点,心电采集模块选用医用电极作为采集电极;选用用精密仪表放大器AD620作为主要前置放大电路的主要元件;设计了右腿驱动电路、高通和低通滤波器、50Hz数字陷波器滤除噪声干扰;设计了电压抬升电路以便主控芯片采集。选用低成本、低功耗的STM32F103RB T6做为采集模块的主控芯片;选用AMS1117 5.0、AMS1117 3.3V和一对ICL7660s构成电源电路。对调理后的信号经过STM32F103RBT6的12位ADC进行采样,DMA传输,数字滤波处理后,再通过蓝牙把数据发送到安卓手机上,然后根据数据绘制心电图,检测QRS波,计算心率,判断心率状态,存储心率数据。STM32软件设计使用keil4作为开发工具,采用C语言来编程;Android上位机设计使用eclipse作为开发工具,采用Java语言来编程。制作了一部样机,对样机各个模块进行测试,测试结果表明均能达到设计要求。
【关键词】：心电仪 心电信号 心电采集模块 信号处理模块 安卓手机
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 心电仪系统发展历程及现状9-11
• 1.3 论文形成思路11
• 1.4 论文研究内容11-12
• 1.5 技术性难点12
• 1.6 论文结构安排12-15
• 第2章 心电信号的研究15-21
• 2.1 心电信号产生机理的研究15
• 2.2 心电信号特征分析15-16
• 2.2.1 心电信号的电特征15
• 2.2.2 心电信号的波形特征15-16
• 2.3 心电信号的干扰因素与预处理分析16-17
• 2.4 导联体系的建立和电极片的选型17-20
• 2.4.1 导联体系的建立17-19
• 2.4.2 电极片的选型19-20
• 2.5 本章小结20-21
• 第3章 心电采集硬件设计21-35
• 3.1 总体设计原则21
• 3.2 硬件设计总体方案21-22
• 3.3 数字处理电路设计22-24
• 3.3.1 微处理器的选型22-23
• 3.3.2 微处理器电路设计23-24
• 3.4 电源电路设计24
• 3.5 模拟采集电路设计24-29
• 3.5.1 前置放大电路设计25-26
• 3.5.2 带通滤波电路设计26-27
• 3.5.3 主放大电路设计27-28
• 3.5.4 电压抬升电路设计28-29
• 3.6 蓝牙电路设计29-31
• 3.6.1 BLK-MD-BC04-B蓝牙模块性能分析29
• 3.6.2 BLK-MD-BC04-B蓝牙模块工作模式29
• 3.6.3 心电仪蓝牙电路配置29-31
• 3.7 PCB整体设计和布局31-33
• 3.8 本章小结33-35
• 第4章 心电采集软件设计35-49
• 4.1 开发平台Keil μVision4简介35
• 4.2 软件系统的整体设计35-38
• 4.2.1 软件系统整体设计方案35-36
• 4.2.2 STM32程序设计思路36-38
• 4.3 软件系统各模块设计38-47
• 4.3.1 系统初始化程序设计38-43
• 4.3.2 信号采集程序设计43
• 4.3.3 数字滤波器程序设计43-46
• 4.3.4 数据发送程序设计46-47
• 4.4 本章小结47-49
• 第5章 Android上位机心电处理软件设计49-63
• 5.1 上位机总体设计方案49-52
• 5.1.1 上位机总流程设计49-51
• 5.1.2 Android系统架构研究51-52
• 5.1.3 应用程序组件研究52
• 5.2 应用程序相关设计52-62
• 5.2.1 显示界面的设计53-54
• 5.2.2 Android蓝牙通信模块设计54-57
• 5.2.3 心电信号显示的实现57-59
• 5.2.4 波形检测与分析59-61
• 5.2.5 心电数据存储模块设计61-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第6章 心电仪系统测试及分析63-71
• 6.1 心电仪实物63-64
• 6.2 电路测试64-66
• 6.2.1 模拟电路测试64-65
• 6.2.2 数字陷波器测试65-66
• 6.3 蓝牙模块测试66-68
• 6.4 Android上位机测试68-69
• 6.4.1 兼容性测试68
• 6.4.2 准确性测试68
• 6.4.3 上位机总体测试68-69
• 6.5 本章小结69-71
• 第7章 总结和展望71-73
• 7.1 总结71
• 7.2 展望71-73
• 致谢73-75
• 参考文献75-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 段水平;;基于Cortex-M3的心电采集仪的设计[J];电子科技;2015年04期

2 谢顺;张一斌;;基于STM32的心电采集仪设计[J];电子科技;2014年04期

3 吴英超;;利用对消驱动提高心电信号测量共模抑制的原理分析[J];电子测量技术;2012年09期

4 李萍;王瑞;扥振伟;吕晓娟;;远程心电监护系统研究的发展与展望[J];当代医学;2011年22期

5 田絮资;杨建;黄力宇;;基于数学形态学的心电信号R波检测算法[J];现代电子技术;2010年22期

6 于姣;曲波;;心电信号处理中的数字滤波器的设计[J];信息技术;2009年05期

7 黄敏松;行鸿彦;刘建成;;ECG监护仪前置放大电路的设计[J];现代电子技术;2007年16期

8 吕英俊,杨雪,李静;生物信号提取过程中的干扰分析与抑制[J];仪器仪表学报;2005年S2期

9 宋喜国,邓亲恺;MIT-BIH心率失常数据库的识读及应用[J];中国医学物理学杂志;2004年04期

10 王林泓,杨浩;心电信号处理中滤波器设计的研究[J];北京生物医学工程;2002年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 彭保基;基于蓝牙及Android的便携式心电仪的设计与实现[D];吉林大学;2014年

2 徐勇;基于Android智能手机的动态心电监测系统设计[D];南京邮电大学;2013年

3 武利珍;基于STM32的便携式心电图仪的设计与实现[D];杭州电子科技大学;2009年

，

本文编号：953117