生物医学信号模拟器的研究与设计

论文摘要

随着医学技术的发展,尤其是在计算机技术、电子技术、数字信号处理技术等领域不断地发展,生物医学信号模拟器也在不断地发展。它是一种生物医学检测设备,其功能是对多参数监护仪是否可以正常工作进行检测。其优点为高性能、高精度、轻巧袖珍,通过操纵模拟器的设置值能够模拟出心电、呼吸、血压、脉搏波、体温以及心输出量等信号的波形与数据情况。本论文阐述了课题的目的与意义,以及生物医学信号模拟器的发展与现状。首先,在理论上介绍生物医学信号模拟器的基本原理、技术指标以及研究方法;并且介绍设计生物医学信号模拟器的总体方案。其次在硬件电路设计方面,选用ARM7-LPC2136作为微处理器并设计主控CPU电路、主控CPU扩展电路以及键盘显示电路,并基于FPGA逻辑系统来实现DDS电路,分别设计波形发生电路、信号调理电路以及生物医学信号检测电路,波形发生单元能够模拟产生各种生物医学信号,信号调理单元对模拟的信号进行调理然后输出稳定宽频带的信号,检测单元能够检测出各种人体生理信号,最后通过人机界面显示出生物医学信号模拟器的工作状态。最后对生物医学信号模拟器的硬件设计工作进行了总结,在硬件设计方面我们取得的进步是增加了生物医学信号检测电路,过去很多生物医学信号模拟器只能模拟出各种生物医学信号而不能检测各种人体生理信号,而本文设计了生物医学信号检测单元,它能够准确地检测出多种人体生物医学信号,其目的是使该模拟器不断地更新模拟出多种人体生物医学信号的内容,从而使得生物医学信号模拟器能够模拟的各种人体生理信号更加的丰富。为了更好地提升生物医学信号模拟器的性能,通过开发软件QuartusII对生物医学信号波形进行模拟仿真的工作有待进一步完善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 第2章 总体方案设计
• 2.1 生物医学信号模拟器的技术指标
• 2.2 生物医学信号模拟器的总体设计
• 2.3 技术参数的确定与技术关键
• 2.3.1 技术参数的确定
• 2.3.2 技术关键
• 2.4 本章小结
• 第3章 微处理器系统电路
• 3.1 主控CPU 电路
• 3.1.1 微处理器电路
• 3.1.2 复位电路
• 3.1.3 JTAG 电路
• 3.1.4 串口通信电路
• 3.1.5 电源电路
• 3.2 主控CPU 扩展电路
• 3.2.1 USB 接口电路
• 3.2.2 SD 卡接口电路
• 3.3 键盘显示电路
• 3.3.1 键盘电路
• 3.3.2 显示电路
• 3.4 本章小结
• 第4章 波形发生与信号调理电路
• 4.1 FPGA 系统
• 4.1.1 FPGA 芯片选择
• 4.1.2 FPGA 系统电路
• 4.2 波形发生电路
• 4.2.1 DDS 原理
• 4.2.2 存储传输
• 4.2.3 控制逻辑
• 4.2.4 数模转换
• 4.3 信号调理电路
• 4.3.1 参数设置规则
• 4.3.2 信号调理电路
• 4.4 本章小结
• 第五章 生物医学信号的检测电路
• 5.1 常规生物医学信号检测流程
• 5.2 放大电路
• 5.3 抗干扰电路
• 5.3.1 陷波电路
• 5.3.2 滤波电路
• 5.4 整形电路
• 5.5 恒流源电路
• 5.6 温度传感器电路
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢