基于SOPC的复合式生理信号检测系统设计.pdf

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1、第27卷第4期传感技术学报V01．27No．4CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSApr．20142014年4月DesignaCompositeBio-SignalMonitoringSystemBasedonSOPCZHONGWei，HUANGQijun，CHANGSheng，SUNJinyao，WANGHao(1．SchoolofPhysicsScienceandTechnology，WuhanUniversity，Wuhan430072，China；2．InstituteofMicroel

2、ectronicsandInformationTechnology，WuhanUniversity，Wuhan430072，China)Abstract：Acompositebio—signalmonitoringsystemisdesigned，whichischaracterizedwithmulti—signalacquisitioncapabilitiesandcancompletebiologicalsignalspatternrecognitionandaidediagnosis．ClearsurfaceEMGand

3、surfaceECGwaveformcanbedetectedviadifferentchannelsofthepre—acquisitionamplifiercircuitwithlownoiseandhighcommonmoderejectionratio．ThewaveletdecompositionmoduleintegratedinFPGAareusedforheanrateandQRScomplexdetection，andtheBPneuralnetworkonNiosIIsoftcorehasrealizedth

4、eidentificationofSTsegmentmorphology．Theextractedtime一~equeneydomainparametersofsurfaceEMGactivesegmentcanprovideassessmentofmusclefatigue．Thesystemcancompletedisplayofthesignalwaveformandreal-timemonitoringparameterontheLCDscreen，andalarmpeoplebyaudiospeaker，andstor

5、eprolongedmonitoringdataonSDcard．Keywords：systemonprogrammablechip(SOPC)；SEMG(surfaceelectromyography)；ECG(electr0cardi0gram)；waveletanalysis；BPneuralnetwork；identificationofSTsegmentEEACC：7230Jdoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2014．04．005基于SOPC的复合式生理信号检测系统设计木钟维，黄启俊，常胜，孙尽

6、尧，王豪(1．武汉大学物理科学与技术学院，武汉430072；2．武汉大学微电子与信息技术研究院，武汉430072)摘要：设计完成了一种多生物电信号采集能力并能完成生物电信号模式识别和辅助诊断的复合式生物电信号检测系统。系统通过具备双通道的低噪声高共模抑制比的前置采集放大电路，可实现心电信号和表面肌电信号两种体表生物电信号的检测。通过FPGA硬件化实现的小波分解模块和在NiosⅡ软核中实现的FFT和BP神经网络算法，可以完成对采集到的心电信号心率监测、QRS波群的检测和sT段形态识别反馈监护者的健康信息；并通过提取表面肌电信号活跃

7、段数据和时频域参数为运动性肌肉疲劳评估提供参考。系统通过LCD屏、音频输出和SD卡存储能够完成对信号实时波形和监护参数显示、报警输出和长时间监护数据的存储。关键词：片上可编程系统；表面肌电信号；心电信号；小波分析；BP神经网络；sT段形态识别中图分类号：TN776文献标识码：A文章编号：1004—1699(2014)04—0446—06人体生物电信号表征不同的生命活动状态，因为国内外研究热点J。对人体体表生物电信号无此对人体生物电信号采集、分析处理已经成为生命创检测的集成系统也逐渐成为研究热点，但受限于科学领域的重要研究内容。心

8、电图(ECG)是重要不同的生物信号的幅频特性和产生机制的差异性，生命体征，用于心电信号监测的心电图仪的研究和系统往往需要针对性地设计不同的采集放大电路或应用已很成熟，且监护级和消费级心电仪均有智能选用不同模块，不利于系统集成度的提高和小型化化和小型化发展趋势¨J