便携式心电信号采集系统设计

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1、便携式心电信号采集系统设计重庆大学硕士学位论文学生姓名：赵泰指导教师：张思杰副教授专业：信号与信息处理学科门类：工学重庆大学通信工程学院二O一一年四月TheDesignofPortableECGSignalAcquisitionSystemAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringByZhaoTaiSupervisedbyAss.Prof.ZhangSijieMajor:SignalandInfor

2、mationProcessingCollegeofCommunicationEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2011重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要心血管类疾病的发作具有突发性，难以预测性，致残致死的高度危险性，但是对于心血管类疾病的发现手段，目前来说主要是依靠心电信号。心电信号是由心脏的电活动而产生并可反映出心脏生理功能变化信息的人体生物电信号。因此，心电信息连续、准确、实时的采集，可对心血管类疾病的临床诊断提供重要的依据。目前，心电信号的采集和处理技术仍然是研制多功能心电监护仪的关键技术

3、。本文在认真分析和调研的基础上，根据未来医疗监护器的发展趋势，将课题研究定位在设计一款便携、实时、准确的心电采集系统的解决方案上。该方案将可编程逻辑器件（FPGA）和USB2.0技术应用到ECG心电信号采集系统中，它相比旧式的模拟心电监护仪有很多的优点：采用FPGA来代替传统设计上的MCU（微控制单元），不仅降低了开发成本，而且实现了系统的智能化、数字化和微型化；采用USB2.0接口，便于与PC机接口通信，实现了采集系统的便携式高速采集；采用微软基础类库（MFC）设计了客户端应用程序，操作界面更加友好，显示内容更加丰富，与A/D电路和USB接口电路的配合，组成了强大

4、的人机交互系统，更便于心电信号的准确监测。本文首先对心电信号检测理论和技术进行了认真研究，并在此基础上提出了便携式心电信号采集系统的总体设计方案，为下一步的硬件和软件设计奠定了基础；然后详细介绍了系统的总体硬件设计，包括模拟电路和数字电路；最后给出了系统的软件设计，主要包括FPGA程序、USB固件程序、驱动程序和上位机程序等。本系统前端使用信号调理电路进行心电信号的高质量提取，系统的核心部分是以CycloneII系列的EP2C8Q208C8为主控制芯片，并设计了A/D采集控制模块、FLASH存储控制模块和USB传输控制模块等，用以实现ECG心电信号的数据采集、存储，

5、并将数据通过USB2.0接口传送到PC机上。系统的监护控制界面是在MicrosoftVisualC++6.0软件平台下利用MFC开发的，该监控界面能够实现心电信号的采集、接收和显示等功能。通过客户端应用程序和数据传输速率测试程序的验证，本系统设计的便携式心电信号采集系统基本实现了预期目标。关键词：心电信号，数据采集，FPGA，USB2.0，MFCI重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTFitofcardiovasculardiseasesexpressesoutburst,difficulttopredictive,highrisk ofdeathanddis

6、ability.Butthediscoverymeansofcardiovasculardiseasesmainly dependsonECGsignalnow.ECGsignalisabioelectricalsignal,whichisgeneratedby theelectricalactivityoftheheartandcanreflectitschanginginformationof physiologicalfunction.Therefore,acquisitionofECGinformationcontinuously, accuratelyan

7、drealtimecanprovideasignificantbasisfortheclinicaldiagnosisof cardiovasculardiseases.Recently,theacquisitionandprocessingtechnologyofECGsignalisstillakeyto studyMulti-functionalECGmonitor.Inthispaper,accordingtothetrendofmedical monitoringequipment,wemainlyresearchthesolutionofECGacq