基于sopc心电信号的采集与处理new

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1、济南大学硕士学位论文基于SOPC心电信号的采集与处理姓名：王正生申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：李念强20090518济南大学硕+学位论文摘要心脏病是目前世界上死亡率最高的疾病之一，我国心脏病死亡率占各种疾病死亡率的10"--'20％，并呈上升趋势。因此对于改进心脏病的早期诊断和治疗方法具有十分重要的意义。作为诊断心脏疾病的心电图机，其发展己有100多年的历史。随着生活水平日益提高，随着人们对自身健康更加关注，推动着健康监护仪器的普及与应用。为了方便人们监护心脏健康情况，开发一种

2、便携、经济、实用的家用心电监护仪器，实现心脏病患者的自我发现、自我诊断以及自我护理势在必行。本文研究基于SOPC的标准3导联心电图仪改进设计与研究，其中包括心电信号采集的部分和基于FPGA的心电预处理部分。首先介绍了心电信号产生的原理、心电图中各波段的意义和心电信号的提取方法，分析了心电信号的特点及干扰因素，给出了心电信号调理电路的设计要求，并设计了心电监护系统的总体结构。心电采集电路部分，对于幅值为0．05mV～5mV的体表心电信号进行模拟放大，重要的设计是前置放大器。其主要由AD620放大电

3、路、带通滤波电路、50Hz陷滤器、右腿浮地驱动电路、主放大电路和电位抬升电路等组成，其功能是从人体中提取有用的心电信号，提高心电信号的信噪比，采用Atmega64进行采集电路控制。心电信号预处理部分，包括FPGA的FIR滤波器和采用差分算法进行QRS波检测。其中，FPGA的FIR滤波器的作用是对心电信号最主要的干扰源—工频干扰进行抑制和滤波，从而得到满意的心电信号，而QRS检测是为了实时准确的对R波进行定位测得心率并为以后心电后期处理做好准备。本文设计的基于SOPC的心电信号处理系统，对信号的采

4、集和处理部分采用的软硬件模块化设计，提高了心电信号检测的精度。利用了USB接口，可以方便地接入到计算机，提高了系统的稳定性和可靠性，达到了预期的技术指标，为设计新型的心电信号处理设备提供了理论基础和依据。关键词：心电信号；SOPC；数据采集；FIR滤波器；FPGAIII济南大学硕士学位论文AbstractThecardiopathyisoneofthemostdangerousdiseaseswhichthreatenthehumanhealth，heartdiseasemortalityinC

5、hinaaccountedforavarietyofdiseasesmortalitylO～20％．Therefore，itisverysignificanttodevelopheartdiseaseearlydiagnosisandtreatment．Asadiagnosticelectrocardiogram(ECG)heartdisease，itsdevelopmenthasbeenmorethan100yearsofhistory．Withthelivingconditionsimpro

6、ving，peoplepaymoreandmoreattentiontohealth．Asaresult，itmakesthehealthintensivecareapparatusmorepopularandmorewidelyused．Inordertotutelagecardiachealthconditionsconveniently,weareinneedofelectrocardiographwhichisportable，economicalandpractical，SOthatw

7、ecandiscoveranddiagnosesomediseaseevenpsychoanalyzeearlybyself．Thispaperistointroducethedevelopmentofthestandard3-leadECGdataacquisitioninstrumentbasedonSOPC，includingthedesignofECGacquisitionandthepre—treatmentofECGbasedonFPGA．Firstly,theprinciplesi

8、nECGsignalproduction，meansinECGwavebandandmethodsinECGsignalextractionareintroduced．Later,thecharacteristicsandinterferentialfactorsofECGsignalareanalyzed．AndalsotherequirementsofdesigninECGsignalamplifyingcircuitareexplored．AndtheentireofECGmonitori