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基于ARM的便携式心电仪的设计与实现

作　者: 刘麟童
导　师: 刘玉珍
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: ARM 心电信号 SD驱动滤波器放大器
分类号: R318.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 98次
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内容摘要

心脏疾病一直是威胁人类健康的主要疾病之一。研究无创伤的心电信号检测设备,对检测与评估心脏状况、研究心脏疾病成因、及时治疗心脏疾病,都有着极为重要的意义,因此心电信号的精确提取,在临床医学中显得尤为重要。随着近年电子和嵌入式技术的飞速发展,使得原有心电监护设备中存在的诸多不足有了新的解决方法。本课题提出的“基于ARM的便携式心电仪”是一款便携式、低功耗、低成本、具有海量存储功能并能够在液晶屏上实时显示心电波形的新型监护仪。由于系统提供了显示功能,使得患者可以直接观测到自身的心脏情况,以便及时、准确做出应对。同时本系统还采用了大容量、低成本、小体积的SD(Secure Digital Memory)闪存卡作为存储媒介,使得该监护仪具有对心电信号进行24小时无间断监测的能力。本监护设备最终所要完成的功能是:心电信号的采集、放大、滤波、显示及心电信号的存储等功能。整个系统由三星公司的S3C2440 ARM嵌入式微处理器控制。为实现上述功能,论文包括了对硬件和软件两方面的研究与设计。硬件方面主要是:对电源电路,前置放大电路,右腿驱动电路,滤波电路,主放大电路和电平抬升电路的研究与设计。软件方面主要是:对A/D驱动、SD驱动以及LCD驱动程序的设计与编写。通过测试验证,本系统已经达到了设计要求。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-13
  1.1 课题研究背景  10
  1.2 国内外心电图仪发展现状  10-11
  1.3 本文主要研究内容  11-12
  1.4 论文章节安排  12-13
2 心电基础理论及系统设计方案  13-20
  2.1 心电基础理论  13-16
    2.1.1 心电信号产生机理  13-14
    2.1.2 心电信号特点  14
    2.1.3 典型心电图波形及其含义  14-15
    2.1.4 心电信号提取过程中存在的主要干扰源  15-16
  2.2 心电导联  16-19
    2.2.1 双极肢体导联的名称和位置  17
    2.2.2 加压单极肢体导联的名称和位置  17-18
    2.2.3 胸导联名称和位置  18-19
  2.3 系统整体设计方案  19-20
3 心电采集电路设计  20-31
  3.1 心电采集系统整体设计框图  20
  3.2 心电采集电路中的器件选型  20-21
  3.3 心电采集电路中电源模块设计  21-22
  3.4 心电传感器  22
  3.5 前置放大和右腿驱动电路设计  22-27
    3.5.1 前置放大电路设计要求  22-24
    3.5.2 右腿驱动电路原理  24-25
    3.5.3 前置放大及右驱电路设计  25-27
  3.6 电平抬升及有源帯通滤波电路设计  27-28
  3.7 双T 陷波、主放大及稳压电路设计  28-30
  3.8 PCB 电路绘制及相应PCB 板  30-31
4 心电处理平台构建及程序设计  31-57
  4.1 概述  31-32
    4.1.1 心电处理平台硬件构建  31
    4.1.2 心电处理系统软件流程图  31-32
  4.2 微处理器选型  32-34
    4.2.1 系统基本需求  32-34
    4.2.2 微处理器53C2440 特点  34
  4.3 A/D 转换原理及A/D 驱动程序设计  34-37
    4.3.1 53C2440 内部A/D 转换原理介绍  34-35
    4.3.2 A/D 驱动程序设计  35-37
  4.4 液晶显示原理及驱动程序设计  37-47
    4.4.1 LCD 基础知识简介  37-38
    4.4.2 53C2440 内置LCD 控制器介绍  38-40
    4.4.3 TFT 屏时序分析  40-43
    4.4.4 168PP（64K）色图像数据存储格式  43
    4.4.5 心电数据读显过程框图  43-44
    4.4.6 心电数据读显过程流程图  44
    4.4.7 心电波形显示过程中的主要算法  44-46
    4.4.8 LCD 屏上网格含义  46-47
  4.5 SD 卡接口电路及读/写卡程序设计  47-55
    4.5.1 SD 卡基础知识简介  47
    4.5.2 SD 卡读/写控制电路  47-48
    4.5.3 SD 卡寄存器  48-49
    4.5.4 关于SD 卡总线操作模式的选取  49-51
    4.5.5 SD 总线模式上的通信  51-52
    4.5.6 SD 卡初始化  52-53
    4.5.7 SD 卡读/写操作  53-55
  4.6 按键电路及按键功能设计  55-57
5 系统连接与调试  57-66
  5.1 硬件连接  57
  5.2 Bootloader 简介及烧录  57-58
  5.3 软件开发平台的使用  58-62
  5.4 系统设计及调试中所需注意的问题  62-63
  5.5 系统测试及性能分析  63-66
结论  66-67
参考文献  67-69
附录A 驱动程序中的关键代码  69-75
作者简历  75-77
学位论文数据集  77-78

基于ARM的便携式心电仪的设计与实现

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