抗运动干扰的便携式心电监测仪的研究

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1、抗运动干扰的便携式心电监测仪的研究刘满晋2015年1月中图分类号：TN29UDC分类号：620抗运动干扰的便携式心电监测仪的研究作者姓名刘满晋学院名称光电学院指导教师惠梅副教授答辩委员会主席赵跃进教授申请学位工学硕士学科专业仪器科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月Researchonanti-noiseportableECGmonitorCandidateName:ManjinLiuSchoolorDepartment:SchoolofOptoelectronicsFacultyMentor:AssociateProf.MeiHuiChai

2、r,ThesisCommittee:Prof.YuejinZhaoDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：InstrumentScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015北京理工大学硕士学位论文摘要在军事作战及训练、运动员训练、医疗监护等领域中，常因人体达到生理极限而发生猝死等情况，为了及时预防、减少伤亡，对被测人员进行实时生命体征监测非常必要。心电图是临床诊断心脏疾病的重要依据，但是目前市场上的心电

3、仪均具有抗运动干扰能力差、不能实时监测报警等缺点，导致被测者不能在运动状况下长时间使用，所以本文针对以上缺点设计了基于ATmega16的便携式心电测试仪和基于ARM9的便携式心电监测仪两款产品。基于ATmega16的便携式心电测试仪，其心电信号采集使用三导联方式。首先，利用AD620芯片将两导运动心电信号差分运算并放大，初步得到含较大噪声的心电信号，因为心电信号的频率范围集中在0.03Hz-45Hz，利用二阶低通和二阶高通滤波器电路去噪可得到较好的心电波形。因为单片机处理的信号只能为正电压，所以需要借助电压抬升电路将去噪的心电信号做电压抬升。然后，利用ATmega

4、16单片机将心电模拟信号转化为数字信号并通过串口输出，MAX232芯片将串口输出的TTL电平转换为易于远距离传输的RS232电平，之后使用无线模块发送。最后，电脑终端通过Labview实时显示并存储接收到的心电信号，之后使用Matlab软件利用小波变换去噪并对心率、QRS间期、QT间期等计算并分析，判断心脏是否异常。ATmega16便携式心电测试仪的时钟处理速度慢，抗运动干扰能力差，不能实时监测报警，为解决这些问题，本文设计了基于ARM9的便携式心电监测仪。首先，使用三导联方式采集两路人体运动中的8秒心电信号，经过硬件电路去噪后分别输入进ARM芯片。然后，利用小波

5、变换对两路心电信号分别去除基线漂移，之后利用独立成分分析算法进一步去噪，得到较好的心电波形。最后，对去噪后的心电信号进行心率、QRS间距、QT间距等的计算，来判断心脏是否异常。若发现心脏异常，可启动心电监测仪中的蜂鸣器报警装置并发送异常的心电波形至电脑终端，方便分析诊断。若心脏正常，则继续采集8秒运动心电信号进行分析监测。分析证明，本款监测仪具有信号处理速度快，抗干扰能力强，实时监测报警等优点，具有很大的实用价值。关键词：心电信号，单片机，ARM9，小波变换，独立成分分析I北京理工大学硕士学位论文AbstractInthemilitarywarandtrainin

6、g,athletestraining,medicaltreatmentandotherfields,suddendeathandotheraccidentsalwayshappenbecausethebodymeetthehumanphysiologicallimit.Inordertopreventandreducethecasualtiestimely,real-timemonitoringofvitalsignsonpersonisverynecessary.ECG(Electrocardiograph)isanimportantwarrantfordiag

7、nosingheartdisease,butECGmonitoringsonthemarkethavesomedisadvantages,suchastheabilityofanti-noiseispooranditcann’tmonitorandalarminreal-time,whichresultingtheECGmonitoringscann’tworkinthemovementforlongtimes.Therefore,thepaperdesignaportableECGtesterbasedonATmega16andaportableECGmonit

8、orbas