基于嵌入式linux的心电监护系统的研究

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1、基于嵌入式Linux的心电监护系统的研究　　摘要：便携式心电监护设备是现代化医院、社区、家庭不可缺少的医疗设备。在分析总结传统心电监护原理及方法的基础上，提出了一种基于嵌入式Linux的心电监护系统的实现方案。所研究系统具有体积小、可携带、成本低、监护准确、效率高等特点。经实验验证，该系统基本能够实现直观、可靠、准确、有效的心电监护，保证了监护数据的完整性。　　关键词：嵌入式Linux；心电监护；QtopiaCore　　中图分类号：TP311文献标识码：A章编号：1009-3044（2016）25-0220-04　　1背景　　心电监护设备能够准确、实时地监测病人

2、的心电参数，方便医生及时和准确的诊断，因此在医疗设备中占有很重要的地位。传统的心电监护设备尽管可以对危重病人进行长期持续的心电监护，但由于其本身结构复杂，不方便移动，使得多数非住院患者，特别是早期症状轻微的患者不能得到及时准确的诊断，从而延误诊断和治疗的机会[1]。所以，开发智能化、数字化、可携带的心电监护设备有着很强的现实意义和广阔的应用前景。10　　目前国内外心电监护仪器中，大多数使用电脑配备心电采集卡的方式或单片机配备心电采集电路的方式。不方便携带的设备、低效率的保养、测量准确度不够等，都是普遍存在的问题[2]。针对这些问题，本文提出并设计了一个基于嵌入式

3、Linux平台的心电监护系统，能够实时、多任务并准确地进行心电监护。该系统利用嵌入式Linux系统和心电监护相结合，有效减少设备本身体积，更加便于携带的同时还有效地实现了心电监护的功能，提高检测结果的准确性。　　2系统总体方案设计　　心电监护系统主要需实现心电数据的实时显示，报警等功能。本文设计的嵌入式心电监护系统原理框图如图1所示。主要有六大功能模块，分别是嵌入式平台控制模块、心电采集模块、心电数据显示模块，系统输入模块、QRS波检测算法模块和心电数据打印模块。　　本系统的工作原理为：通过心电电极从人体体表采集心电信号，经心电放大器，电平抬升电路将数据发送到A

4、RM内核的嵌入式核心控制平台，由ARM内置的A/D转换器进行模数转换然后，由控制平台将数据进行数字滤波、QRS波群检测、心率计算及心律失常分析，最后在LCD液晶屏上显示波形和分析结果，并打印测试结果或者通过串口网口电路将数据发送。　　整个嵌入式心电监护系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分为嵌入式处理器、心电采集模块、心电显示模块和心电数据打印模块的设计。软件部分主要为移植操作系统、设计设备驱动程序、开发心电信号采集处理程序以及设计GUI界面等。　　3系统硬件设计　　根据总体方案设计，图2为整个心电监护系统的硬件结构图。其中S3C2410X微处理器、存储器（SDR

5、AM、NANDFLASH、NORFLASH），网口、串口，USB接口、电源复位电路、JTAG接口均由SBC2410开发平台提供。10　　由于Linux系统可以通过内核配置USB驱动，因此系统采用可以即插即用的USB接口鼠标和键盘作为输入工具，方便操作。　　系统采用5V电源为核心板供电，12V电源给液晶屏供电。这些电压由单独的电源模块提供。　　3.1嵌入式处理器　　嵌入式处理器通常把传统计算机中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，使得嵌入式系统设计有利于小型化，并同时具备高效率、高可靠性等特征。在目前市场上流通的一千多种嵌入式处理器芯片中，使用最广泛的当属ARM系

6、列芯片。ARM公司是微处理器行业的一家知名企业，其设计生产的ARM处理器具有高性能、低耗能以及稳定性等众多优点[3]，因此是当今设计嵌入式系统的首选。　　本系统是借助广州友善之臂科技有限公司的S3C2410开发平台进行开发。它是一款基于ARM9处理器S3C2410芯片的嵌入式开发平台。该平台引出了CPU的大部分信号引脚，同时较完整地集成了各种设备接口，便于用户二次开发[4]。　　3.2心电采集模块　　根据设计要求和心电信号的特点，本系统设计了心电数据采集模块，其结构如图3所示。其原理为：由专用的心电电极采集心电信号后将其送入前置放大器初步放大后，送入带通滤波器进

7、行干扰信号的过滤，滤波后的信号通过主放大器再次进行放大后，利用50HZ和35HZ两种陷波器分别进行工频和肌电干扰信号的过滤，最后将心电信号送入S3C2410里的A/D转换器，进行高精度的A/D转换。　　3.3心电显示模块10　　目前便携式设备最常使用的显示设备一般为LCD液晶显示器，其优点在于显示精度高同时还节能省电。本系统采用一款日本三菱公司生产的型号为AA084VC03的TFT-LCD彩色液晶屏作为心电显示模块，屏幕大小为640×480。　　3.4心电数据打印模块　　目前微型打印机一般有三种类型：针式、笔式和热式。其中，热式打印机可以说是物美价廉，在保证打印

8、质量的同时，还具备低耗节