基于OMAP3530的心音和心电信号采集、处理与传输系统设计

论文摘要

近些年来,心血管疾病病发率一直居高不下,而检测心血管疾病的基础是心音和心电数据的高效采集和处理。因此,设计一种高性能、低成本、小体积的心音和心电数据采集,处理与传输系统将对心血管疾病的检测和预防具有十分重要的意义。本论文提出以美国德州仪器（TI）公司推出的基于DaVinci技术的OMAP3530处理器为核心搭建心音和心电采集、处理与传输系统,该系统主要由三部分组成：前端信号采集调理模块,核心处理器OMAP3530模块,3G无线传输模块LC6311。前端信号采集调理模块以MEGA8单片机为核心,主要完成对心音信号和心电信号的采集,并通过串口将采集到的数据发送到核心处理器OMAP3530;利用OMAP3530的ARM+DSP双核特性,ARM端首先利用心电信号对心音信号进行定位,然后调用DSP端心音分类算法对心音类型作出判决；最后通过3G模块LC6311将心音信号和心电信号原始数据以及DSP端返回的心音信号的判决结果无线传送到PC机监控中心。本论文研究分析心音和心电信号采集、处理和传输系统的现状和发展趋势,目的是能高效传输、准确的分析心音和心电信号。本论文的主要贡献及创新点：（1）在心音和心电信号采集方面,设计了前端信号采集调理模块的硬件电路部分。通过前端信号采集模块可使传感器采集到的原始心音和心电信号更加准确,并完成了前端信号采集调理模块的软件设计。（2）在处理心音和心电数据方面,采用了TI公司推出的基于OMAP3530处理器为核心的OMAP3530开发板,并成功搭建了基于Linux系统下的OMAP3530开发平台；简单分析了心音诊断算法,并利用OMAP3530的双核特性,成功实现了ARM端调用DSP端心音分类算法。（3）在传输心音和心电数据方面,采用了3G模块LC6311。该芯片组集成度高,传输能力强大,在TD-SCDMA制式下,支持上下行非对称数据传输能力,上下行数据传输速率可分别达384kbps。完成了此模块在OMAP3530平台下的调试工作。最后在PC机监控中心利用Qt编写了简单的图形界面,方便直观查看处理结果。论文最后总结了该系统待解决的问题以及下一步的工作重点。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外心音和心电信号研究现状
• 1.2.1 国内外心音信号研究现状
• 1.2.2 国内外心电信号研究现状
• 1.3 本论文的研究内容和主要贡献
• 1.4 本论文的章节安排
• 第二章 心音诊断算法
• 2.1 心音信号的概述
• 2.1.1 心音信号的产生及传输机制
• 2.1.2 心音信号的构成
• 2.1.3 心音信号的时域特性分析
• 2.1.4 心音信号的频域特性分析
• 2.2 心电信号的概述
• 2.2.1 心电信号的产生机制
• 2.2.2 心电信号的时域分析
• 2.2.3 心电信号的电特性
• 2.3 心音定位算法
• 2.4 心音分类算法
• 2.4.1 心音分类算法流程
• 2.4.2 心音短时时域的特征参数
• 2.5 小结
• 第三章 OMAP3530开发平台的搭建
• 3.1 OMAP3530开发板的概述
• 3.2 ARM端开发环境搭建
• 3.3 DSP端开发环境搭建
• 3.3.1 DVSDK及相关开发包的安装
• 3.3.2 编译相关模块
• 3.3.3 编译并运行DVSDK示例
• 3.4 Qt的介绍及安装
• 3.5 小结
• 第四章 基于模块LC6311的3G无线传输环境搭建
• 4.1 3G模块LC6311的系统框架
• 4.2 3G模块LC6311的基本业务流程
• 4.2.1 模块的开机流程
• 4.2.2 普通话音业务
• 4.2.3 短信业务（SMS）
• 4.2.4 分组业务（PS）
• 4.3 3G模块LC6311在Linux系统下的调试
• 4.3.1 在PC机上调试3G模块LC6311
• 4.3.2 在OMAP3530开发板上调试3G模块LC6311
• 4.3.2.1 OMAP3530开发板上挂载3G模块LC6311
• 4.3.2.2 3G模块LC6311拨号上网的实现
• 4.4 小结
• 第五章 系统硬件设计
• 5.1 系统硬件的整体框架
• 5.2 前端信号调理电路设计
• 5.2.1 前端信号调理电路框架设计
• 5.2.2 信号前端调理电路各单元电路设计
• 5.3 小结
• 第六章 系统软件设计
• 6.1 前端调理电路控制核心单片机程序设计
• 6.2 基于3G模块LC6311网络通信程序的设计
• 6.3 ARM端调用DSP端心音分类算法的实现
• 6.3.1 修改codec文件夹
• 6.3.2 修改server文件夹
• 6.3.3 修改app文件夹
• 6.4 PC机监控中心Qt图形界面设计
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的专利社会实践和参加的项目
• 学位论文评阅及答辩情况表