基于嵌入式的心脏储备监测系统的设计

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1、基于嵌入式的心脏储备监测系统的设计重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：代婉迪指导教师：郭兴明教授学位类别：工程硕士（生物医学工程领域）重庆大学生物工程学院二O一五年四月DesignofCardicReserveMonitoringSystemBasedonEmbeddedSystemAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByDaiWandiSupervisedbyProf.XingmingGuoSpecialty:ME（Biomedi

2、calEngineeringField）CollegeofBioengineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要近几十年，人类的生活方式随着社会的进步发生了巨大的改变，心血管疾病已经成为导致人类死亡的一个“无声杀手”。心音是一种复杂的混合信号，并且与心脏、血管、瓣膜等有很大的联系，其中很多心血管方面的生理病理性信息包含其中。因此，心音检测分析是无创检测评估心功能的重要手段，也为临床心血管疾病的辅助诊断提供了一种重要的辅助方法。随着科技的不断进步，微电子技术的逐渐成熟，医疗仪器已开始向小型化方向发

3、展。出于这几方面的考虑，本文设计了一套基于嵌入式系统的心脏储备监测系统，该系统操作简洁且体积较小，使用户能够随时快速的监测自身的心脏健康状态。首先，为了满足系统需求本文采用三星的S3C2440A微处理器作为系统的硬件核心，在综合考虑开发成本，移植难度等多方面因素后在多款操作系统中选择Linux作为系统的软件核心，并且选用QT图形界面来设计应用程序。然后搭建基于Linux的嵌入式系统开发环境，主要包括交叉编译器的建立，目标板所需的Linux内核与Qt库的移植。其次，根据系统需求，在了解驱动程序的重要性和实现驱动程序所需要掌握的三个重要数据结构基础上，设计并实现ADC驱动程序，并把所写的ADC驱动

4、程序编译进目标机内核并移植到目标机上使其满足课题的需要。再次，设计基于QT的应用程序。本文采用多线程和双缓冲的技术实现心音波形的采集、显示和分析。在用于分析的子线程中为了更准确的提取所需指标，应该首先对信号进行滤波处理，为了达到该目的，本文详细分析了小波阈值收缩法的实现细节，然后根据其过程设计算法并具体实现它。预处理后，本文采取基于短时能量和短时过零率相结合的信号端点检测方法用于提取心脏储备的3个指标D/S(心脏舒张期与收缩期的时限比)、HR(心率)、S1/S2(第一心音与第二心音的幅值比)。最后，通过对ADC驱动程序、小波滤波、指标提取算法的测试和应用程序功能测试表明基于嵌入式系统的心脏储备

5、监测系统实现了其基本功能，能够稳定运行。关键词：心脏储备，S3C2440，Linux操作系统，指标提取I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTIndecades,thelifestylesofhumanbeingshavechangedgreatlyalongwiththedevelopmentofsociety.Cardiovasculardiseasehasbecometheleadingcauseofdeaththreattohumans.Heartsoundisthereflectionofcardiovascularsystemmechanicalmovementconditi

6、ons.Accordingtotherelationshipofheartsoundsandcardiaccontractility,Cardiacreservestatuscanbeusedasanauxiliarymeansfortheevaluationofthestateofheart,helptothepreventionandtreatmentofcardiovasculardisease.Andwiththeconstantprogressofscienceandtechnology,especiallytherapiddevelopmentofmicroelectronicst

7、echnologyandsignalprocessingtechnology,medicalequipmenthasbeengraduallytodevelopinthedirectionofminiaturization.Inviewofthis,thispaperdesignsasetofcardiacreservemonitoringsystembasedonembeddedsystem,t