采用大容量闪存的便携式心电监护仪的研究

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心脏病是威胁人类健康的主要疾病之一,而心电图是其预防和诊断的重要依据。临床医学实践表明,对于心脏病的防治,最有效的手段是预防和保健,而且心脏病具有突发性的特点,患者不可能长时间地静卧在医院,进行心电监护,基于长期、实时的心电监护要求,研发相应的便携式心电监护产品就显得十分重要。本研究完成的便携式心电监护仪包括模拟心电信号采集单元和基于双C8051F单片机的数字心电信号存储单元两部分。根据心电信号特征,前端采集采用高性能的仪表放大器INA118前置放大,并附加信号缓冲、右腿驱动、屏蔽层驱动电路,进一步提高前置放大的共模抑制比,硬件陷波采用开关电容滤波器LT1068-200组成八阶巴特沃兹工频陷波器,经二级主放大和信号调理后送入主单片机C8051F040的片上12位高分辨率ADC0,主单片机C8051F040完成信号AD转换,数字滤波,规定储存格式,将数据写入双口RAM IDTIDT70V08S;从单片机C8051F340与大容量NAND型闪存K9F2G08UXA接口,负责信号存储;C8051F340片上集成USB2.0控制器,使用USB主机和器件API函数,可以方便地和Labview设计的心电信号回放与分析软件通信,简化系统通信接口设计。论文对以上各项工作进行了详细的探讨,并制作了相应单元的实物模块,验证了设计的可行性;上位机采用Labview8.5制作了人机交互界面,实现信号回放功能,为信号的进一步分析提供奠定了良好的基础。

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ABSTRACT

第一章绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外发展现状及趋势

1.3 本课题主要研究内容

第二章心电信号的医学基础

2.1 心电图简介

2.2 心电信号的特征

2.3 心电信号的干扰源

2.4 12导联心电信号

第三章系统硬件

3.1 系统硬件结构框图

3.2 心电信号采集电路

3.2.1 前置放大电路

3.2.2 模拟滤波电路

3.2.3 后级放大电路

3.2.4 电平抬升及肌电陷波电路

3.3 双单片机系统及其接口电路

3.3.1 主、从单片机性能特点

3.3.2 主、从单片机通信接口电路

3.3.3 从单片机与大容量闪存接口电路

3.3.4 基于C8051F340的USB接口电路

第四章系统软件

4.1 心电信号的采集与控制程序

4.1.1 C8051F040 ADC模块配置

4.1.2 心电信号采集程序

4.2 心电信号的数字滤波器

4.2.1 数字滤波的必要性

4.2.2 陷波数字滤波器的原理

4.2.3 多窄带带阻数字滤波器

4.2.4 单片机数字滤波的算法实现

4.3 双口RAM的操作

4.3.1 端口争用问题的分析

4.3.2 极限采样频率的讨论

4.4 大容量闪存的读写程序

4.4.1 K9F2G08UXA的性能特点

4.4.2 C8051F340的闪存操作程序

4.5 基于Labview的上位机软件

4.5.1 上位机软件的界面

4.5.2 基于API的USB通信原理

4.5.3 PC机USB通信的方法和流程

4.5.4 C8051F340 USB通信的方法和流程

结论与展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢

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