論文以山東省科學(xué)院創(chuàng)新工程專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目為背景展開。心臟病突發(fā)性強(qiáng)的特點(diǎn)決定了對(duì)心臟監(jiān)護(hù)的重要性,心電圖作為診斷心臟病的重要依據(jù)和方式,在心臟監(jiān)護(hù)中扮演了重要的角色。為更好的對(duì)接現(xiàn)有云健康大數(shù)據(jù)平臺(tái),提高健康數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性,依托目前的科技發(fā)展水平和智能終端的普及,在現(xiàn)有心電監(jiān)護(hù)設(shè)備的基礎(chǔ)上,研究和設(shè)計(jì)一款十二導(dǎo)聯(lián)智能網(wǎng)絡(luò)化心電儀具有不言而喻的重要性。論文的主要研究和設(shè)計(jì)內(nèi)容如下:1.詳細(xì)研究了心電信號(hào)的形成及特點(diǎn),并基于MATLAB仿真的形式,利用MIT-BIH Arrhythmia ECG數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前主要的濾波和降噪算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試,提出了利用無線脈沖響應(yīng)濾波、有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波、小波變換算法和主成分分析法相結(jié)合的方式,進(jìn)行心電儀在心電信號(hào)處理過程中具體濾波和降噪算法技術(shù)方案的設(shè)計(jì)。2.論文給出了本心電儀系統(tǒng)的具體硬件設(shè)計(jì),利用低功耗、體積小和便于開發(fā)擴(kuò)展的TI系列微控制器TM4C123GH6PM作為系統(tǒng)的主控制模塊,同時(shí)利用集成心電采集前端ADS1298代替?zhèn)鹘y(tǒng)的基于分立元件和分立電路設(shè)計(jì)的心電圖機(jī),使得系統(tǒng)的功耗和體積大幅度減小。3.論文詳細(xì)研究和設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的軟件,包括嵌入式終端軟件和移動(dòng)端應(yīng)用程序。隨著智能移動(dòng)設(shè)備的普及,本心電儀利用移動(dòng)智能終端進(jìn)行最終心電圖的展示,極大的方便了用戶的操作使用,同時(shí)作為智能云健康檢測(cè)儀的子模塊,系統(tǒng)可以無痕對(duì)接現(xiàn)有的檢測(cè)儀終端以及云數(shù)據(jù)平臺(tái),使用方便。4.最后基于心電模擬器和實(shí)際人體進(jìn)行測(cè)試,包括運(yùn)動(dòng)干擾下的波形顯示情況,獲得了滿意的濾波和降噪效果,通過對(duì)比正常心電信號(hào)和經(jīng)由本系統(tǒng)采集展示的心電信號(hào),可以看出誤差在允許的范圍內(nèi),驗(yàn)證了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。另外,本心電儀系統(tǒng)的輸入頻率范圍在0.05Hz到150Hz之間,輸入阻抗高達(dá)100MΩ,CMRR為110dB,50Hz工頻干擾抑制比達(dá)到30dB,噪聲僅為3μV,這些指標(biāo)符合醫(yī)藥標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于心電監(jiān)護(hù)設(shè)備輸入阻抗高、CMRR高、漂移抑制和噪聲低等的要求,很好的對(duì)接了現(xiàn)有健康平臺(tái),也就是說,整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的研究和設(shè)計(jì)要求,具有較高的實(shí)際使用價(jià)值和應(yīng)用意義。
【學(xué)位單位】：齊魯工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH789
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 心電儀研究背景
    1.4 論文的主要工作
        1.4.1 心電儀設(shè)計(jì)目標(biāo)
        1.4.2 本論文主要工作
第2章 心電儀系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
    2.1 心電儀設(shè)計(jì)原則和指標(biāo)
    2.2 心電電極與導(dǎo)聯(lián)設(shè)計(jì)
    2.3 心電信號(hào)的采集與處理
        2.3.1 心電信號(hào)的形成及特點(diǎn)
        2.3.2 心電信號(hào)的干擾
        2.3.3 濾波和去噪算法
            2.3.3.1 濾除工頻干擾
            2.3.3.2 濾除基線漂移
    2.4 心電信號(hào)的傳輸與繪制
        2.4.1 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)
        2.4.2 藍(lán)牙連接的實(shí)現(xiàn)
        2.4.3 心電動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)繪圖技術(shù)
    2.5 心電儀系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)
    2.6 本章小結(jié)
第3章 心電儀硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 硬件系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
    3.2 集成采集前端
        3.2.1 前置調(diào)理電路
            3.2.1.1 前置EMI濾波器
            3.2.1.2 前置放大電路
        3.2.2 導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)電路
        3.2.3 右腿驅(qū)動(dòng)電路
        3.2.4 高低通濾波電路
    3.3 主控制器模塊
    3.4 電源模塊
        3.4.1 電源電路設(shè)計(jì)
        3.4.2 充電電路設(shè)計(jì)
    3.5 藍(lán)牙模塊
    3.6 其他電路設(shè)計(jì)
        3.6.1 工作狀態(tài)指示電路
        3.6.2 復(fù)位電路
        3.6.3 JTAG接口電路
        3.6.4 隔離電路
        3.6.5 串口電路
    3.7 心電導(dǎo)聯(lián)原理設(shè)計(jì)
    3.8 印刷電路板設(shè)計(jì)
    3.9 本章小結(jié)
第4章 心電儀軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.1 集成開發(fā)環(huán)境介紹
        4.1.1 嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境
        4.1.2 Android軟件開發(fā)環(huán)境
    4.2 軟件系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
    4.3 嵌入式軟件設(shè)計(jì)
        4.3.1 軟件整體設(shè)計(jì)
        4.3.2 心電信號(hào)獲取和SPI通信
        4.3.3 導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)
        4.3.4 起搏脈沖檢測(cè)
        4.3.5 IIR數(shù)字濾波
        4.3.6 FIR三層數(shù)字濾波
        4.3.7 小波變換算法濾除基線漂移
        4.3.8 QRS檢測(cè)算法
            4.3.8.1 QRS波群特征點(diǎn)提取
            4.3.8.2 心率的計(jì)算
        4.3.9 UART串口與藍(lán)牙交互
    4.4 Android終端軟件設(shè)計(jì)
        4.4.1 軟件整體設(shè)計(jì)
        4.4.2 心電數(shù)據(jù)管理云平臺(tái)
            4.4.2.1 云平臺(tái)介紹
            4.4.2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)
        4.4.3 系統(tǒng)的注冊(cè)和登錄
        4.4.4 心電數(shù)據(jù)的可視化
            4.4.4.1 心電圖片生成算法
            4.4.4.2 心電圖生成的實(shí)現(xiàn)
            4.4.4.3 心電數(shù)據(jù)的更新
            4.4.4.4 心電圖Android繪制
        4.4.5 心電數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)
        4.4.6 歷史數(shù)據(jù)的查看
    4.5 本章小結(jié)
第5章 心電儀系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、測(cè)試與分析
    5.1 電源信號(hào)測(cè)試
    5.2 心電儀的實(shí)現(xiàn)與測(cè)試
        5.2.1 心電硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
        5.2.2 心電模擬器信號(hào)測(cè)試
        5.2.3 實(shí)際人體心電圖測(cè)試
            5.2.3.1 心電圖靜態(tài)測(cè)試
            5.2.3.2 心電圖運(yùn)動(dòng)干擾測(cè)試
        5.2.4 心電儀Android應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)與展示
            5.2.4.1 心電儀系統(tǒng)注冊(cè)和登錄
            5.2.4.2 心電儀測(cè)量頁面
            5.2.4.3 心電儀歷史數(shù)據(jù)查看
            5.2.4.4 心電儀圖片的保存
            5.2.4.5 心電儀系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置
    5.3 心電儀系統(tǒng)的結(jié)果與分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 心電儀設(shè)計(jì)總結(jié)
    6.2 心電儀研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間主要科研成果
    一、發(fā)表學(xué)術(shù)論文
    二、其它科研成果

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本文編號(hào)：2835506