非接触式心电检测系统的研究

论文摘要

心脏病是威胁人类健康的主要疾病之一,而心电图是其诊断的重要依据。为了可以实现长期、日常心电图监测,本文设计了一种简单,安全,高效的使用电子织物的非接触式心电检测系统。这个系统不需要电极与人体肌肤的直接接触,就可以准确检测出人体的心电信号。该系统由电子织物电极、心电信号采集单元、心电信号处理单元和PC机测试界面等几部分组成。在硬件设计上,两个电子织物电极和一个参考电极被分别固定在床上。将通过非接触式电子织物电极获得的心电信号发送到心电信号采集单元,该单元包括电压跟随器、仪用放大器、高通滤波器、低通滤波器、可变Q值50Hz双T陷波电路、共模抑制电路、增益可调的放大电路和电平提升电路等,主要对信号进行放大、整形和滤波;然后通过一个基于高度集成的超低功耗16位MSP430系列单片机的处理单元对检测到的心电信号进行分析处理,简化了电路,降低了功耗。在软件设计上,采用C语言为MSP430的编写固件程序,实现心电信号采集、处理和实时传输给个人计算机等功能。最后采用LabVIEW强大的图形语言,设计了操作简单、界面优美的PC机测试界面,可用于心电信号的存储,分析和显示。试验结果表明:所设计的检测系统可以应用到家居保健自我监护,安全性能高,并易于操作。心电信号的“R”波是大到足以被自动检测到,存在的问题是该方法获得的信号质量比用常规方法较差。问题将在下一步工作中得以完善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 系统总体设计
• 2.1 设计原则
• 2.1.1 信号因素
• 2.1.2 环境因素
• 2.1.3 医学因素
• 2.1.4 经济因素
• 2.1.5 时代因素
• 2.2 心电信号
• 2.3 系统整体组成及工作原理
• 2.4 系统硬件组成
• 2.4.1 电子织物电极
• 2.4.2 系统硬件设计要求
• 2.5 系统软件组成
• 2.6 技术指标
• 2.7 本章小结
• 第3章 系统硬件设计
• 3.1 心电信号采集单元
• 3.1.1 前置放大
• 3.1.2 低通滤波电路
• 3.1.3 高通滤波电路
• 3.1.4 主放
• 3.1.5 50Hz陷波电路
• 3.1.6 电平提升电路
• 3.2 心电信号处理单元
• 3.2.1 单片机的选型
• 3.2.2 MSP430硬件电路设计
• 3.3 电源管理
• 3.3.1 +5V稳压电源电路
• 3.3.2 +5V到-5V变换
• 3.3.3 +5V到3.3V变换
• 3.4 本章小结
• 第4章 心电信号处理单元软件设计
• 4.1 MSP430开发环境介绍
• 4.2 主处理模块
• 4.3 A/D转换部分软件设计
• 4.4 数字滤波
• 4.4.1 去除基线漂移
• 4.4.2 滤除50Hz工频干扰
• 4.5 串口通信部分软件设计
• 4.6 本章小结
• 第5章 PC机测试界面
• 5.1 LabVIEW简介
• 5.2 系统的主程序结构和前面板界面
• 5.2.1 LabVIEW编程特点
• 5.2.2 LABVIEW的串口通讯程序
• 5.2.3 上位机软件的程序结构
• 5.3 各部分模块子程序设计原理
• 5.3.1 数据分析处理模块
• 5.3.2 数据显示模块
• 5.3.3 诊断报警模块
• 5.3.4 数据存储、回放模块
• 5.4 实验结果
• 5.5 本章小结
• 结论
• 1 主要结论
• 2 今后的工作与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
• 附录