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1、2012届毕业设计(论文)题 目：无线心电监测系统的设计 专 业 班 级：电子信息工程02班 学 号: 姓 名： 指 导 教 师： 教授 学 院 名 称：电气信息学院 2012年 5 月 25 日无线心电监测系统的设计the Design of Wireless ECG MonitoringSystem学 生 姓 名:指 导 教 师: 武汉工程大学毕业设计(论文)说明书摘 要本文设计一种无线心电监测系统，该系统能测量、存储、回放、分析病人的心脏跳动情况，而且能在心电不正常时，自动向预约医疗单位发出远程报警信息。系统的方案是：采用心电检测电路对心电信号进行采样和调理，用GPRS无线传输电路将心电
2、信号传输到预约医疗单位，通过医疗单位的监测设备显示和记录心律失常信息。系统的工作原理是：心电检测电路对人体心电信号进行采样，并对采集到的心电信号进行初级放大，以减少心电信号的损失，通过其内置的前置放大、右腿驱动、滤波、电平抬升、50Hz带阻滤波器等电路等对心电信号进行调理，以得到准确有效的心电信号；MSP430中内部含有有A/D转换器部件，完成对心电信号的转换，以得到相应的数字化心电信息；数字化心电信号的存储采用了SD卡；图形回放使用的是NI公司生产的PCI-6731数模转换卡（远端）和TFT彩色LCD显示器（本机）；心电信息的远传采用了M22，其传输过程通过16位MSP430实现。调试证明，
3、该系统具有较好的抑制心电信号噪声的能力，心电基线漂移小，测量准确，使用便利，能够满足病房和家庭无线心电监测的基本要求。关键词：心电信号；采集；存储；回放；远传I AbstractIn this paper, the design of a wireless ECG monitoring system, the system can measure, store, playback, analysis of the patients heart beat, abnormal ECG, automatic remote alerting information to make an appoint
4、ment medical units.System options are: ECG detection circuit ECG signal sampling and conditioning, and GPRS wireless transmission circuit ECG transmission to the appointment of medical units, medical unit of the monitoring equipment to display and record arrhythmias information.The system works: ECG
5、 detection circuit of the human ECG signal is sampled and collected ECG primary amplification, in order to reduce the loss of the ECG signal through its built-in preamp, right leg drive , filtering, level uplift, 50Hz band-stop filter circuit ECG signal conditioning, accurate and effective ECG; the
6、MSP430 internal containing the A / D converter components to complete the conversion of the ECG to digital ECG information; the storage of digital ECG signal using the SD card; graphics playback using a NI PCI-6731 digital to analog conversion card (remote) and TFT color LCD display (native) Remote;
7、 ECG information using the M22, its transmission to achieve 16-bit MSP430.Debugging proved that the system has a better ability to inhibit the ECG noise, ECG baseline drift, measurement accuracy, ease of use and able to meet the basic requirements of the ward and home wireless ECG monitoring.Keyword
8、s： EGO ; Acquisition ; Storage ; Playback ;Transmission：:武汉工程大学毕业设计(论文)说明书目录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1 课题背景及意义11.2 国内外研究现状、生产需求状况2第二章 心电信号的相关介绍42.1 心电信号的产生42.2 心电信号的组成部分42.3 正常的心电图波形52.4 心电信号的基本特征52.5 心电干扰的主要来源6第三章 系统总体方案设计83.1 系统设计指标83.2 基于无线通信的无线心电监测系统的方案比较9第四章 硬件设计114.1 微处理器硬件结构114.2 心电检测电路124.3 数据
9、存储电路的结构设计214.4 数据回放电路的结构设计234.5 显示电路的结构设计244.6 电源电路的结构设计25第五章 软件设计265.1 数据采集电路软件设计265.2 数据存储电路软件设计（SD卡）275.3数据回放电路软件设计295.4 显示部分软件设计30总结33致谢34参考文献35附录137附录238附录341 第一章 绪论心脏病具有突发性和不可预见性，是威胁人类生命的一大杀手。根据我国卫生部2005年卫生统计资料年鉴显示，在我国市县范围内，死于心脏病的人数排在肿瘤和脑血管病之后。心脏病已成为严重威胁人们健康和生命的三大主要疾病之一1。我们日常遇到的心电监测系统往往是在医院见到的
10、大型心电检测工作站，这种工作站在处理速度、存储能力以及分析能力上占有比较大的优势。但这种大型工作站体积较大、价格昂贵、专业性很强，不具备无线传输能力，限制了它在家庭保健和社区服务中的广泛应用，而体积小，使用方便的无线心电监测系统始终是研究热点。无线心电监测系统可以及时获取患者的心电信息，以便及时发现异常情况，采取相应的处理措施，是降低心脏病死亡率的有效手段之一。无线心电监测系统对高危人群、亚健康人群、老年人心脏疾病预警意义重大。医学实践表明，对于心脏病的防治，最有效的手段就是预防和保健，在对心脏病患者进行监测的基础上，尽早发现异常病变，及早进行治疗，以控制病情的进一步发展。1.1 课题背景及意
11、义众所周知，随着科学技术的推进、人类社会的发展进步，全球医疗仪器的发展也是日新月异。21世纪的医疗行业主要呈现以下两个特点：第一、未来的医疗世界，主要的代表产品是纳米机械元件、随身佩戴式化学感测器、居家保健应用医疗器材等。第二、信息与医疗技术紧密地结合在一起。而心脏病一直是威胁人类生命的头号杀手，是发病率和死亡率最高的疾病之一。随着生活水平和健康意识的提高，人们需要随时对心脏进行健康监测并且能在比较危急的情况下进行及时的诊治。所以，无线心电监测系统的研制具有非常重要的意义。心电的自律性、兴奋性和传导性，都以生物电为活动基础。心脏电活动的变化与某些心脏疾病，尤其是各种类型的心率失常的发生有着密切
12、的联系。心电图是记录心脏电活动状态的记录，对了解心脏的节律变化和传导情况有着重要的价值2。本课题的主要目标是研制无线心电监测系统，能采集、存储、回放、分析心电监测信号，在心电不正常时，能自动向预约医疗单位发出远程报警信息的家用无线心电监测系统。它将既可用于门诊病人诊断、住院病人监护，又可用于居家动态监测。因此，本课题接触生物医学工程学科的发展前沿，具有重要的理论意义和研究价值。1.2 国内外研究现状、生产需求状况当前，拥有无线心电监测系统全球领先技术的地区主要是日本、欧美等经济发达地区以及中国台湾地区3。2002年9月，日本光电工业株式会推出一种体积小、重量轻，可以挂在脖子上的无线心电图计“R
13、AC-3103”。该产品的最大特点是体积仅为之前同类产品的40%左右，重量只有98克。由于无线心电图计“RAC-3103”体积小、重量很轻，所以可以挂在脖子上后装入衣服口袋中，也可以挂在腰间。由于采取了防雾设计，因此即使放在外衣里边也不会受蒸气的影响。在功能方面，“RAC-3103”具备数据收集、波形、参数显示、报告打印、生命状态识别及异常状态报警等功能，而且“RAC-3103”通过改进电极而增强了抗干扰能力。“RAC-3103”价格为95万日元(约合7917美元)。现在，无线心电图计“RAC-3103”的销量在3000台以上。2004年12月，日本欧姆龙保健品公司与在日本心电图仪领域占第一位
14、的日本福田电子，成功地联合开发出家用无线心电图仪“HCG-801”。“HCG-801”有指电极和胸电极2个电极。只要将右手食指放到指电极上，同时把胸电极直接接触到左胸，就能测定出30秒钟的心电图。测定后心电图会显示在液晶面板上，同时还会显示诸如“心率过快，心电图好像有紊乱”等13种信息。显示信息只是心电图的分析结果，并不报告预测的病名等信息。机身内置的内存可记录5次心电图，SD卡可记录300次心电图。2005年1月11月起在日本关东上市，2005年夏天在日本全国上市。“HCG-801”的价格比“RAC-3103”便宜很多，但是还是蛮昂贵的，为36750日元（约合350美元）。中国台湾知名企业微星（MSI），在2007年1月8日登场的美国消费电子展（CES）上，秀出世界上第一台可直接测量心脏健康状况的心电图概念笔记本CES，是全球首款“ECG”（心电图）笔记本。通过内建的电子心电图测量仪以及外接式的感应器（Sensor），使用者可以不限时间地点的纪录自己的心脏健康状况。所记录下来的心电图，可以利用E-mail将数据寄出，也可利用记忆卡存储记录，将心电图送交给检验所或者是医院诊断。微星心电图概念笔记本如图1-1所示。图1-1 微星全球首台心电图概念笔记本国内由于信息技术
