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题目:基于CORTEX-M4的远程心电监护仪的设计与实现

关键词:CORTEX-M4;心电信号采集;心电信号预处理;QRS波检测

  摘要


近年来,随着人们生活节奏的加快,以及我国人口老龄化进程的加快,心血管疾病,特别是冠心病和心源性猝死等疾病成为我们身体健康的头号杀手,心电信号检测是诊断心血管疾病的有效手段。另外,有些心血管患者常常自己感觉到心慌胸闷等不适,待赶到医院进行检查时,往往又错过了症状出现异常的时刻,查不出问题,因此设计一款高精度、智能化、便携性、可靠性、低功耗、低成本、可随时随地进行心电监测的远程心电监护仪对心血管疾病的监测和预防具有重要意义。

本论文主要解决以下几个方面的问题:第一,解决传统心电图检测操作复杂、体积庞大、功耗高、成本高、不能实时测量的问题,确保人们能随时随地的进行心电图检测并得到医生的反馈。第二,解决心电信号中存在各种干扰信号的问题,这些干扰造成心电图波形模糊不清,不便于识别。第三,解决传统心电波特征点识别率低的问题,确保QRS波准确识别,给医生进行疾病诊断提供可靠的参考。

针对上述问题,决定使用以下解决方案:采用基于CORTEX-M4内核MCU的硬件平台,根据心电测量实时、可靠、便携、低功耗和低成本的需求,对系统的总体架构和功能进行设计。主要研究内容如下:第一,分析了心电信号的特点,搭建了基于Cortex-M4内核MCU的心电监测平台,第二,心电信号数字预处理方法的研究,滤除心电信号中的肌电干扰信号、50Hz工频干扰信号和呼吸运动引起的基线漂移。第三,心电信号QRS波的检测算法的研究,实现QRS波的正确识别和心率的实时计算。第四,心电信号的存储,FatFs文件系统的移植,将每次测量的心电数据存储成单个文件,供以后查阅。第五,心电数据的蓝牙无线传输,制定了设备与智能终端进行数据传输的通讯协议,并实现二者之间的无线数据通讯。通过和智能终端上APP测试表明,该监护仪实现了心电信号的实时采集、处理和传输,达到了远程监测心电信号的作用,运行稳定可靠,达到了预期设计的目标。