浅论12导联心电信号同步采集系统

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1、北京交通大学硕士学位论文12导联心电信号同步采集系统姓名：崔晓琳申请学位级别：硕士专业：计算机软件与理论指导教师：周洪利20080601摘要心电信号同步采集系统是心电设备的前端功能模块。本文介绍了一种基于C8051F120微控制器的嵌入式心电信号采集系统的设计与实现，该系统是12导联心电信号准同步采集系统。作为一个通用的心电信号采集器，它可以应用于多种心电设备中。另外，当PC机充当心电信号处理模块的角色时，本系统还可以通过USB接口直接和PC机连接，具有一定的独立工作的能力。该系统体积较小，功耗较低，性能良好，外围设备支持丰富而且可扩展性较高。针对系统的实际开发过程，论文将从如下几个部分进

2、行阐述：首先，论文简述了心电图方面的基础知识，包括心电图的产生机理和特征。在心电图的专业术语中，心电图的导联是指记录心电图时电极在人体体表的放置位置和电极与放大器的连接方式。论文给出了由本系统的通道数据获得国际标准12导联数据的换算公式，后端心电数据处理模块通过软件实现这种转换，并据此绘制出心电图。接下来，论文提出了采集系统的硬件设计目标和微控制器选型。详细介绍了两级放大电路的设计原理。一级放大电路将信号放大10倍左右，输出信号经过’’去直流"处理后进入二级放大电路放大50倍左右。取自人体体表的微弱心电信号经两级放大后达到500倍左右的放大增益，便于ADC进行采样。论文接着介绍软件方面的设

3、计。本系统任务数目不多，但是前后相关性很强，因此，采用可抢占式任务调度的前／后台系统来实现。将上位机控制命令引发的中断赋予最高的优先级，以迅速响应命令并对采集板作出新的采样参数设置。通过改变ADCO的启动方式实现8通道数据的同步采集。在单片机XDATA区开辟环形缓冲区，采集数据经过处理后存入临时缓冲区等待发送。论文中详细介绍了采集系统的串行接口设计，以及串口软件的设计方法，实现了单片机和上位机之间的心电数据传输。最后，本文详细介绍了适合本系统单片机端实时处理的滤波器设计。基于Hamming窗，采用滤波器级联的方式以简化运算复杂度。根据奈奎斯特定理，首先设计针对200Hz采样频率的工频滤波器

4、，然后对滤波器进行改造以适应本系统的要求。通过反复的研究比较和实验，论文给出了采集系统实时滤波器设计的关键技术和核心算法，并通过仿真验证其可行性。关键词：心电信号采集；12导联；C8051F120；实时滤波；串行通信分类号：ABSTRACTSynchronousacquisitionsystemofECGSignalisthefront-endmoduleofECGdevice．ThethesisintroducesthedesignandimplementationofECGacquisitionsystembasedonmicro·controllerofC8051F120．Itisa

5、12-leadECGquasi-synchronousacquisitionsystem．AsagenericECGacquisitioncollector,thesystemcanbeappliedtoavarietyofcardiacdevices．Inaddition，whenaPCplaysaroleofECGsignalprocessingmodule，itcallworkwithPCthroughtheconnectionofUSBinterface．Soithasacertainabilitytoworkindependently．Thesystemhassmallsizea

6、nduseslowpowerconsumption，handlestherequirementsofhigllperformance，supportsplentyperipheralequipmentsandprovideshandyextensibility．Accordingtotheactualdevelopmentprocess，thisthesisisseparatedintoseveralpartstodescribeourECGacquiringsystem．Firstly,thepaperoutlinesthebasicknowledgeofECG,includingthe

7、mechanismandfeaturesofit．IntheECGterminology,leadsuniteisthelayingpositionofelectrodeinthehumanbodyandtheconnectionmodebetweentheelectrodeandamplifier．Thepapergivesaconversionformulafromoursystemleadtotheinternat