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基于ARM的心电监护仪研究，硕士学位论文，共58页。
摘要
心脏疾病的高发病率、高致死率己经引起了医学专家和广大民众的高度重视,心脏保健己成为医学研宄的一个重要领域。心电信号是反应人体心脏工作状态的重要生理特征,通过对心电信号检测分析得到的心电图更是作为心脏疾病发现和诊治的重要依据,但是,受心脏疾病发病的突发性,偶然性以及检测手段的限制,心脏疾病的早期发现与诊断治疗比较困难,使得心脏疾病的死亡病例持续上升。目前,对于人体心电信号检测的方法主要有以下几类:一是大型医疗机构的实时心电监测设备,二是传统的多导联心电图机,三是新型便携式简易心电监护仪,这些设备或是体积巨大,不便于携带以及监护使用费高昂,或者心电信号数据单一,信号分析处理能力弱,实时性差,人机交互能力不足,因此研发一款高处理能力,低成本、便携式且具备远程交流和长期心电监护的仪器十分重要。
设计在对心电信号形成原理和检测机理了解基础上,针对心电作为微弱生理电信号的特征,以arm嵌入式微处理器为核心处理芯片,设计了一款集信号检测,数据分析处理和检测数据远程传输为一体的心电监护仪。系统包含心电检测模拟放大电路和心电处理数字电路两大部分,涉及硬件电路设计和软件算法处理实现,系统设计中,采用模块化设计调试以及电路仿真和数据仿真处理等方法,实现了心电监护仪的系统设计。
心电监护仪系统属于微弱的生物电信号处理系统,实现对心电信号的检测和精确提取尤为重要,系统的模拟检测部分主要是利用心电导联电极,高精度、低噪声仪表放大器实现对心电信号的检测和放大,同时根据信号频率特征,系统设计了相应的带通滤波处理电路来抑制噪声、另外,针对50Hz共模干扰设计了右腿驱动电路和带阻滤波网络,同时,为满足信号数字化釆集需求,设计了信号直流偏置电路;数字处理部分则以STM32F103VE增强型芯片为核心,设计嵌入式微处理器基础电路和外围的按键蜂鸣电路、SD卡存储电路、TFT液晶显示电路以及以太网传输接口等外设,在arm公司的keil环境下,基于STM32F103系列芯片的开发固件库版本3.0的设计,编程实现了对心电信号的模数转换、HR数字滤波、SD存储、心电波形液晶显示,心电数据自动分析预警处理以及心电数据以太网远程传输等功能。
设计最后对基于ARM的嵌入式心电监护仪进行系统的调试和人体心电实时监护测试,系统能准确的检测提取出人体的心电信号,并实现心电信号的数字化处理以及检测数据的远程传输,测试结果较好的实现了系统预期目标。
关键词:心电监护,心电波形,ARM处理器,SD卡,以太网

1绪论
1.1课题研究的目的和意义
伴随着飞速发展的经济,社会节律日益加快,人们的生活、工作压力逐渐加大,心理生理健康受到极大的影响,使得心血管类疾病病患不断猛增,给人们的生命安全带来严重威胁。据国家卫生和计划生育委员会统计,近20多年,在我国,心血管类疾病所导致的死亡人数始终排列在各类疾病死亡人数的前5,近年来甚至一度跃居至第2位,仅次于肿瘤类疾病;从全球范围来看,心血管类疾病的发病率和死亡病例也是稳居前列,是威胁人类生命的致命杀手[1]。
然而,由于受到测量设备的限制,目前,对于心血管疾病的检测、治疗和控制仍然有限,尤其是对于有效防治心血管疾病的早期检测诊断率低,使得心血管疾病的发现晚、发病死亡率极高【2],如何及时的发现心脏疾病患者以及有效的进行治疗显得尤为重要。
心电图能够有效反应人体心脏工作状况,常规心电图是由心电图仪器记录的人体心脏活动的状况,正常人的心率为60-100次/分钟,一天24小时,大概为8-12万次,然而由于大多数心脏病患者是间歇性发病或者偶然性发病,在发病时间外,心脏功能大多处于正常状态[3],因此仅仅依靠医院的常规心电检查记录对于心脏病患者的预见和治疗很有限,如果依靠医院长期重点监护实现对心脏病患者的发现治疗,相应的医疗消费则比较高,不易于被患者接受;另外,对于一些早期的心脏病患者,由于病状较轻,没有相应条件在医院及时诊断和治疗或者没能实时有效的记录病患早期的心脏工作情况而错过了最佳治疗[4]。因此,研发一款成本较低且能够便携实时对心脏工作状况进行监测的监护仪器十分有必要。本设计主要是研究开发一款低成本、能够长期、便捷的实现心脏检测基本应用并能记录心脏工作状况及将心脏工作数据通过以太网传输方式,提交给专业的机构完成对病患的预见和治疗的心电监护仪。
1.2国内外研究发展状况及趋势
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