基于PPG的脉搏波信号调理技术研究及便携系统设计

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1、硕士学位论文｜＇矿．，麵零ｒｎｍ＾＼…—人，Ｉ基于ＰＰＧ的脉搏波信号调理技术研究及便携统设计１作者姓名王成学校导师姓名、职称刘毅教授＾企业导师姓名、职称程玉华研究员由请学位类别工程硕士学校代码10701学号1511122821分类号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于PPG的脉搏波信号调理技术研究及便携系统设计作者姓名：王成领域：软件工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：刘毅教授企业导师姓名、职称：程玉华研究员学院：微电子学院提交日期：2018年6

2、月ResearchonpulsesignalconditioningtechnologyandportablesystemdesignbasedonPPGAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSoftwareEngineeringByWangChengSupervisor:LiuYiTitle:ProfessorSupervisor:ChengYuhuaTitle:

3、ResearchFellowJune2018西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一学位论文若有不实之处，本人承担切法

4、律责任。＇本人签名：ｈＡ日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明：本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研。究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学保密的学位论文在年解密后适用本授权书。＿＇本人签名：Ｉ略

5、导师签名：．日期：日期：ｔ摘要摘要基于PPG的脉搏波信号（即光电容积描记的脉搏波信号）包含了丰富的人体生理信息，是研究身体健康状况的重要信息来源。该信号可实时反映人体的血压、血氧、脑氧、肌氧、血糖、脉率和呼吸率等和人体健康息息相关的重要生理信息。所以它在生理信息的无创检测领域有着很好的应用前景。本文针对基于PPG的脉搏波信号非常微弱且噪声大的特点，对其进行信号调理技术的研究并研发出了基于PPG的便携式脉搏波信号检测系统。本文首先通过阅读大量文献学习了基于PPG的脉搏波信号提取和调理电路的理论

6、基础知识。在研究中发现相比于反射式传感器，透射式传感器在脉搏波信号采集时更加稳定且信号质量更好，提出了使用透射式传感器的脉搏信号检测系统的方案。由于从指尖提取的脉搏波原始信号非常微弱而且噪声很大，所以要对其使用放大和滤波等信号调理电路来处理。经过大量实验确定了理想的脉搏波信号检测和调理电路的具体方案并设计加工出相应的PCB电路板进行实验验证。然后在以上实验结果的基础上进行便携系统的设计开发，选用超低功耗的MCU作为控制器处理单元，完成了系统传感器电路、MCU外围电路、电源电路、蓝牙芯片外围电路等系统电路模块的研

7、究与设计。在不断的尝试和改进后最终研发出一套基于PPG的便携式脉搏波信号检测与调理系统。本文还设计了系统与手机端的蓝牙通信功能。首先在以MCU为核心的下位机部分进行了MCU与蓝牙芯片之间通过UART协议通信的设计，然后在手机端进行了利用蓝牙串行通信和用户界面显示的设计。这样在手机端中就可以进行健康数据的分析处理和显示，并且建立和每个用户相关的个人健康数据库，使用者就能够实时地掌握自身健康状况，并在系统及时的提醒下去就医治疗。这些工作都为利用基于PPG的脉搏波对血氧、血压、心率和呼吸率等生理参数监测系统的进一步研

8、究与开发奠定了良好的基础。本文最后对研究和加工好的系统进行了功能性测试和可靠性检测。该便携式人体生理信号监测系统具有体积小（5×3×3cm3）易于携带、外部结构简单、低功耗（待机时间可达3个月以上）、安全稳定和实用功能丰富等优点，可以连续实时监测使用者的身体健康状况。关键词：PPG，调理技术，生理参数，健康，MCU，便携系统IABSTRACTABSTRACTThepulsewavesi