气压与心电相关数据采集系统的设计

论文摘要

在诸多气象因素中,气压对人体健康的影响是不能忽略的。事实上,气压过低、过高或短时间内气压变化过大,都会对人体健康产生不利影响。尤其是气压短时间内的剧烈改变,往往使病情恶化。事后统计分析,人们发现心猝死、脑卒中类心血管疾病的发生与气压的变化有较强相关性。但迄今为止,尚不了解由于气压变化而引起的生命指征改变的动态过程。为了解决这个问题,本文设计了一种气压与心电同步数据采集系统,此方法有别于事后根据疾病发生资料与气象条件寻找相关关系的思路,使我们能够更加方便的了解气象因素与人体生理参数之间的因果关系。利用该系统对气压和心电信号进行长时间连续采集,揭示气压变化与心电信号之间的对应关系,进而研究气象因素中气压对人体生理参数的影响,对预防保健、治疗疾病有十分重要的作用。系统选用具有超低功耗的MSP430F149作为主控芯片、SD/MMC卡作为大容量存储器,采用低功耗设计。完成了气压和心电采集电路的设计、单片机电路的设计,利用单片机内置ADC12实现模数转换,为了保存大量的数据,在SD/MMC卡上创建FAT16文件系统,从硬件接口设计和软件两个方面予以实现。可使采集的数据以标准文件的格式存储在SD/MMC卡上,在Windows下使用读卡器访问,能方便的传输到PC机上,便于对气压与心电信号的读取及后期分析处理。本文对以上内容做了详细的阐述,通过实验测试,表明系统的信号采集效果较好,可以在上位机上通过相应的软件对信号进行分析处理,为后期工作奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 气象因素与人体健康之间的关系
• 1.2 课题的选题背景及课题的提出
• 1.3 论文的研究目标和安排
• 第二章 系统总体方案
• 2.1 系统设计要求
• 2.2 系统硬件总体结构
• 第三章 心电采集模块设计
• 3.1 心电信号的干扰和噪声及其抑制方法
• 3.2 心电采集电路的设计
• 3.2.1 前置放大电路的设计
• 3.2.2 带通滤波电路的设计
• 3.2.3 50HZ 陷波器电路的设计
• 3.2.4 后级放大电路及电平整定电路的设计
• 第四章 气压采集模块设计
• 4.1 气压传感器的选择
• 4.2 气压采集电路的设计
• 4.2.1 传感器电路的设计
• 4.2.2 放大电路的设计
• 第五章 单片机系统设计
• 5.1 单片机的选择
• 5.2 数据存储介质的选择
• 5.3 单片机系统接口电路设计
• 5.3.1 按键电路的设计
• 5.3.2 SD 卡/MMC 卡与单片机接口电路设计
• 5.3.2.1 SD/MMC 卡概述
• 5.3.2.2 MSP430F149 与SD/MMC 卡接口电路的设计
• 第六章 系统软件设计
• 6.1 系统软件总体考虑
• 6.2 系统主程序软件实现
• 6.3 中断服务流程
• 6.4 A/D 转换的实现
• 6.4.1 单片机ADC12 模块的特点
• 6.4.2 A/D 转换的实现
• 6.5 存储部分软件实现
• 6.5.1 SPI 协议
• 6.5.2 SD/MMC 卡初始化
• 6.5.3 SD/MMC 卡数据块的读/写
• 6.5.4 SD/MMC 卡的文件系统
• 6.5.4.1 FAT16 文件系统介绍
• 6.5.4.2 FAT16 操作的实现
• 6.5.5 文件操作的实现
• 6.5.5.1 创建文件
• 6.5.5.2 文件的读/写
• 6.6 系统的低功耗设计
• 第七章 系统测试
• 7.1 系统结果分析
• 7.2 小结
• 第八章 结束语
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表的学术