基于无线传感器网络的心电监护系统设计 ——无线收发与系统控制

论文摘要

心电监护可以对心脏病患者的心电活动进行连续的跟踪记录,是临床监测和诊断心血管疾病的重要方法。心电监护仪能否正确及时捕捉心律的各种异常变化,会直接影响医护人员对患者病情的判断及后续治疗。因此,进行高性能动态心电监护系统的研究在临床上具有重要的意义。随着计算机和通信技术的发展,检测电路及数字化传输正在向着微型化、智能化、集成化、微低功耗方向发展。而且利用无线技术构建心电数据采集无线传输模块,可以减少系统间的电缆连接,具有携带方便、应用灵活等优点,除了应用于医学临床监护外,还可以应用于各种普通场和野外操作等场合,因此开发基于无线的集成的心电监护系统具有一定的实用意义。论文首先对心电检测技术的国内外发展现状作了简单的介绍,分析了人体普遍的生理信号特点以及心电信号的特征。在此基础上,基于无线收发射频芯片nRF24E1设计了心电监护系统。本文重点开展了系统中收发电路的硬件设计、系统控制软件设计和无线通信流程设计。最后给出了无线心电监护系统的硬件、软件和系统调试的方法和结果。本设计研制出了一套无线心电监护系统,其中,便携式心电采集模块具有轻便、易携带等优点。而心电处理模块人机界面友好、操作方便。系统软件采用LabVIEW图形化编程环境,能对心电信号进行频谱分析,信号数据和特征参数可以存入相关文件,还具有显示和回放等功能。该系统经过调试达到了设计功能和性能要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 心电监护的重要性
• 1.2 国内外研究发展状况
• 1.3 本论文选题和研究内容
• 1.4 论文的结构安排
• 第二章 心电信号原理
• 2.1 人体生物信息基本特点
• 2.2 心电波形及其特征
• 2.3 心电信号的特征
• 2.4 体表心电导联
• 第三章 无线收发系统硬件设计
• 3.1 系统硬件结构与工作原理
• 3.2 无线心电信号采集发射系统信号调理电路
• 3.2.1 前置放大电路
• 3.2.2 前置滤波电路
• 3.3 系统AD 转换与无线收发电路
• 3.3.1 nRF24E1 芯片介绍
• 3.3.2 电路PCB 设计要点
• 3.4 电平转换电路
• 3.5 天线设计
• 3.6 电源管理
• 3.6.1 常用电源转换器件及其优缺点比较
• 3.6.2 系统电源芯片选择
• 第四章 无线收发系统的软件设计
• 4.1 后台控制软件设计
• 4.1.1 nRF2401 子系统简介
• 4.1.2 无线收发程序设计
• 4.2 前台显示软件设计
• 4.2.1 LabVIEW 简介
• 4.2.2 系统软件程序结构
• 4.2.3 串口通信模块
• 4.2.4 数据处理模块
• 4.2.5 数据分析模块
• 第五章 系统实验与调试
• 5.1 实验条件与参数
• 5.2 软件编译环境
• 5.3 系统无线收发功能测试
• 5.3.1 无线收发功能测试方案
• 5.3.2 结果分析
• 5.4 AD 转换调试
• 5.5 系统整体调试
• 第六章 结论
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的成果