面向家庭使用的生理信号检测系统的设计与实现

发布时间：2017-10-05 20:47

  本文关键词：面向家庭使用的生理信号检测系统的设计与实现

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【摘要】：随着人们生活水平的不断提高,对于自身的健康问题越来越关注。而我国公共医疗资源有限,又处于分布不均的情况,这就促使了面向家庭使用的健康检测设备的发展,一方面缓解国家医疗资源短缺的问题,另一方面满足人们日常对疾病的检测需求。为此,本课题展开了对人体信号检测系统的研究。本文主要从三个内容进行研究,信号采集模拟电路和数字电路的设计与实现、嵌入式软件的设计与实现以及实验研究了心冲击信号(BCG)与运动量的关系。主要工作如下：(1)针对心电信号(ECG)和心冲击信号(BCG)的特性和要实现的功能,设计实现了采集模拟电路和数字电路。首先通过Multisim进行电路的仿真设计并调试,再通过Altuim Designer设计电路板,实现硬件电路功能。(2)通过Keilu Vision5编写实现数据采集、滤波处理、存储以及显示功能的软件。(3)通过实验验证了在电子秤和健身单车上检测到的BCG信号的可靠性,再在此基础上实验研究了BCG信号与运动量的关系,并从运动中的BCG信号中提取出了运动信号。本课题最终开发了一套能够同时采集ECG信号和BCG信号的人体生理信号检测系统,可以集成在电子秤或者健身单车上进行测量；通过实验验证了采集到的BCG信号的可靠性,并实验研究了BCG信号与运动量的关系以及从运动中测量的BCG信号中提取出了运动信号。
【关键词】：ECG信号 BCG信号 检测系统
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH789
【目录】：

• 致谢5-7
• 摘要7-8
• ABSTRACT8-12
• 1 引言12-22
• 1.1 选题背景及意义12
• 1.2 国内外研究现状12-21
• 1.2.1 心电信号(ECG)的研究现状12-17
• 1.2.2 心冲击信号(BCG)的研究现状17-19
• 1.2.3 奇异谱算法的研究现状19-21
• 1.3 研究内容及章节安排21-22
• 2 ECG信号和BCG信号模拟电路的设计与实现22-42
• 2.1 系统组成22-23
• 2.2 ECG信号采集模拟电路的设计与实现23-37
• 2.2.1 ECG信号采集模拟电路总体设计23-24
• 2.2.2 检测电极24-26
• 2.2.3 前置放大电路26-28
• 2.2.4 滤波电路28-34
• 2.2.5 主放大电路34-35
• 2.2.6 抬升电平电路35-36
• 2.2.7 模拟电路效果36-37
• 2.3 BCG信号采集模拟电路的设计与实现37-41
• 2.3.1 BCG信号采集模拟电路总体设计37-38
• 2.3.2 全桥电路38-40
• 2.3.3 滤波电路40-41
• 2.3.4 放大电路和提升电平电路41
• 2.4 本章小结41-42
• 3 数字信号检测系统的设计与实现42-58
• 3.1 数字电路的设计与实现42-49
• 3.1.1 STM32F4开发平台42-43
• 3.1.2 电源电路43
• 3.1.3 复位电路43-44
• 3.1.4 SD卡接口电路44
• 3.1.5 LCD接口电路44-46
• 3.1.6 人机交互电路46-47
• 3.1.7 ISP接口电路47
• 3.1.8 实物展示47-49
• 3.2 开发调试环境49-52
• 3.2.1 MDK550-51
• 3.2.2 ULINK2调试环境51
• 3.2.3 FlyMcu51-52
• 3.3 软件系统总体设计52-53
• 3.4 A/D转换53-54
• 3.5 SD卡存储和FAT文件系统54-55
• 3.6 LCD显示55-57
• 3.7 本章小结57-58
• 4 滤波算法的选取58-70
• 4.1 奇异谱算法58-65
• 4.1.1 奇异谱算法简介58
• 4.1.2 奇异谱算法编程总结58-61
• 4.1.3 用奇异谱算法处理ECG信号61-63
• 4.1.4 用奇异谱算法处理BCG信号63-65
• 4.2 FIR数字滤波65-68
• 4.3 本章小结68-70
• 5 实验及分析70-88
• 5.1 验证采集后的BCG信号70-72
• 5.1.1 在电子秤上测量BCG信号70-71
• 5.1.2 在动感单车上测量BCG信号71-72
• 5.2 BCG信号与运动量关系的讨论72-86
• 5.3 BCG信号中的运动信号86-87
• 5.4 本章小结87-88
• 6 结论与展望88-90
• 参考文献90-94
• 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果94-98
• 学位论文数据集98

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本文编号：978764