基于Arduino平台的心音信号采集系统设计与实现.pdf

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1、分类号密级公开编号弟學碎士研究被孝像伦式题目基干平台的心音信号釆集系统设计与实现学院（所、中心）雖专业名称电子与通信工程研究生姓名张明学号导师姓名孙静职称副教授年月论文独创性声明及使用授权本论文是作者在导师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，不存在剽窃或抄袭行为。与作者一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。现就论文的使用对云南大学授权如下：学校有权保留本论文（含电子版），也可以釆用影印、缩印或其他复制手段保存论文；学校有权公布论文的全部或部分内容，可以将论文用于查阅或借阅服务；学校

2、有权向有关机构送交学位论文用于学术规范审查、社会监督或评奖；学校有权将学位论文的全部或部分内容录入有关数据库用于检索服务。内部或保密的论文在解密后应遵循此规定）日期：研究生签名：棒导师签名：‘摘要摘要随着科学技术的迅速发展，特别是信息技术的日新月异，生物信息技术和电子技术的结合正在为人类的生产生活带来前所未有的变革。通过现代信息技术，特别是信号分析和处理手段，来探取生命体的各种信息和奥秘正在成为当前研究的焦点和热点。心音信号是人体重要的生理信号之一，由于心音的产生机理，它能够很好地反映心脏活动、血液流动和心脏的健康状况。音信检测与分析能够准确判断心音信号，提早发现心血管疾病，是了解心脏

3、和血管状态的一种不可缺少的手段。早发现对于避免延误病情的治疗有着非常大的作用，而我国人口基数大造成了先天性心脏病筛査工作的复杂性，而能够研制一款便携式的辅助诊断设备，对于缺乏心脏听诊经验的基层医疗人员，无疑会对数量庞大的心脏病初步筛查工作带来很大的便利。本文以国家自然科学基金在研项目为背景，用传感器从人体所釆集到的心音信号出发，通过高精度的模数转换，并以当前流行的开源平台来控制心音信号传输到端上位机，最终得到精准的心音信号，以此来为进一步的心音信号处理、特征提取、分类识别提供准确的信号来源。本文首先对心音信号数据釆集进行了介绍，接着对心音信号的生理学以及对于辅助诊断的重要意义进行了分析

4、。然后介绍开源平台的特性和开发环境，并着重介绍了与之兼容的且性能更加强大的控制器，设计了相关模数转换、传输控制的硬件电路，最终通过以太网来连接端设计上位机软件，来显示和存储接收到的心音信号。在本文的最后进行了对所有工作的总结，并指出了一些不足之处，为后续工作进行展望。关键词：心音信号；以太网；上位机AbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,especiallyinformationtechnologychangerapidly，，；目录目录■第一章绪论课题研究背景国内外研究现状本论文研究的主要内容及特点第

5、二章心音信号的生理学分析心音的产生机理心音信号的介绍心音听诊和心音图第三章幵源平台系统设计考虑开发板简介介绍的功能与特性物理特点处理器功能存储选项的开发环境开发步骤开发语言第四章系统硬件设计系统原理介绍芯片选型与接口选择接口通信扩展板硬件电路设计目录模拟信号的稳压跟随与滤波单端转差分输入模数转化器部分电路电源部分设计方案第五章系统软件设计简介和之间的连接方式串口控制方式串口通信步骤，两台计算机之间的串口通信流程如图所示。⋯方式数据釆集下位机控制器程序设计上位机程序设计第六章系统测试及展望扩展板模拟部分测试完整的系统测试第七章总结与展望工作总结工作展望附录扩展板设计图献親第一章绪论第一章

6、绪论课题研究背景数据采集就是将传感器采集到的信号，经过外部信号测量与处理，送入计算机进行处理，得到在计算机上能够显示的数据，以实现对某些物理量的监测。主要研究信息数据的采集、传输控制、处理以及存储等，其中还涉及到模拟信号处理、模拟信号数字化、数字信号处理等各方面内容，具有很强的实用性。随着科学技术的飞速发展，尤其是以通信技术、计算机技术和传感器技术为代表的现代信息技术的日新月异，还有测试理论的不断发展，高效便捷的数据采集技术也是不断涌现。人体有很多重要的生理信号，这些生理信号与我们的健康息息相关。通过对这些生理信号的提取和分析，能及时判断健康状况和诊断疾病，心音信号便是其中之一。心音信

7、号实际上是人体内的一种振动声音，主要由两种振动所产生：一种是由心脏瓣膜启闭和心肌舒张收缩引起；另一种由血液撞击心室壁、大动脉壁产生【。根据心音的产生机理，可以判断出心脏的活动状况和血流情况，从而对人体心血管的健康做出诊断。釆集高品质的心音信号，利用音信检测，分析判断心脏和血管的活动状态，是提早发现是否产生病变的一种重要的手段。医学上，在人体的胸部有个心音信号听诊区，既可用听诊器听诊，也可用特定的仪器记录下来形成心音图。根据对获取的心音图进行分析