毕业设计（论文）-基于手机的心电数据采集系统开发.doc

毕业设计（ 论文） 题 目 基于手机的心电数据 采集系统开发 专 业 物联网工程 班 级 物网 111 学 生 指导教师 2015 年 基于手机的心电数据采集系统开发 摘要摘要 随着社会的发展，生活的压力越来越大，心脏类疾病的 患病率在不断增加，逐步上升为危害人类生命的最重要因素 之一。现在存在的心电监护设备，不是体积大操作麻烦，就 是成本高，价格昂贵。现在人们迫切需要一款便携式的，价 格低廉的心电监护系统。即满足患者日常的心电监护功能， 又出行方便携带。 本系统我们结合了 android 的特点，利用 android 的框 架和蓝牙的通信实现了心电数据采集功能，心电图绘制模块 将心电数据绘制成直观的心电图，以医务人员的查看和分析。 另外提供了文件存储，和使用 sqlite 对用户的信息进行存 储和管理,并且提供的发送短信功能。 本系统可能没有医院的心电设备功能强大，但是日常的 中的使用和监测完全可以满足。出行时可以随身携带，非常 方便，并且可以有酷炫的视觉感受，方便用户操作。既成本 低，又低能耗。以后将成为大家生活健康的使用趋势。 关键词关键词：心电，安卓，蓝牙 2015 届物联网工程专业毕业设计（论文） abstract with the development of the society, the life to the more and more pressure, the prevalence of heart diseases are on the increase, gradually increased to endanger human life one of the most important factor. now existing ecg monitoring equipment, not the volume big trouble operation, is the high cost, is expensive. now there is an urgent need of a portable, inexpensive ecg monitoring system. satisfy patients ecg monitoring function, and travel is convenient to carry. we combined with the characteristics of the android, this system using the android framework and the bluetooth communication realizes the ecg data acquisition function, electrocardiogram (ecg) drawing module to ecg data into intuitive electrocardiogram (ecg), in order to view and analysis of medical workers. also provides file storage, and use sqlite to store and manage the users information. the system may not be the hospital electrical equipment, powerful but can completely satisfy the daily use and monitoring. can carry, when travel is very convenient, and can have the feeling of cool, easy operation. both low cost and low energy consumption. the use of the later will become everyone healthy life trend. keykey words:words: ecg, android, bluetooth 基于手机的心电数据采集系统开发 目录 第 1 章 前 言.1 1.1 课题背景.1 1.2 国内外研究状况.2 1.3 心电监测常用设备.2 1.4 发展趋势.5 1.5 章节安排.5 第 2 章 系统开发环境和技术7 2.1 系统的软件要求 .7 2.2 系统硬件支持 .7 2.3 eclipse 工具 .7 2.4 java 语言 8 2.5 sqlite.8 2.6 蓝牙.9 2.7 android 简介 .10 2.7.1 基本介绍10 2.7.2 android 的系统架构11 2.7.3 android 的应用程序四大组件12 2.8 心电相关知识13 2.8.1 心脏传导系统13 2.8.2 心电信号特点 13 2.8.3 心电信号预处理14 第 3 章 系统分析.15 3.1 现行系统的特点15 3.2 系统的可行性分析15 3.2.1 技术可行性15 3.2.2 经济可行性16 3.3 需求概述 17 3.4 系统需求分析17 3.4.1 系统功能需求分析17 3.4.2 系统性能需求分析18 3.4.3 软件的非功能性需求18 3.4.4 软件其他方面的要求18 3.4.5 用户特点 19 3.5 系统概述19 3.6 系统数据流图20 2015 届物联网工程专业毕业设计（论文） 3.7 数据字典21 第 4 章 系统设计.23 4.1 系统总体结构设计23 4.2 系统软件结构设计23 4.3 系统的安全性与可靠性方案24 4.4 系统详细设计25 4.4.1 用户信息模块25 4.4.2 蓝牙模块26 4.4.3 绘图模块 27 4.4.4 病例模块 28 4.4.5 短信模块 29 4.5 数据库设计30 第 5 章 系统实现.31 5.1 应用代码设计31 5.1.1 java 类的设计和布局文件 .31 5.2 用户信息页面32 5.2.1 界面效果32 5.2.2 实现方法33 5.2.3 部分实现代码34 5.3 蓝牙检测36 5.3.1 界面效果36 5.3.2 实现方法37 5.3.3 实现代码38 5.4 绘制心电图页面39 5.4.1 界面效果39 5.4.2 实现方法40 5.4.3 实现代码40 第 6 章 系统开发中遇到的难点和对策.43 6.1 数据库的连接43 6.2 蓝牙的连接和通讯43 6.3 动态绘图44 结 论.45 毕业设计小结47 致谢语49 参考文献50 基于手机的心电数据采集系统开发 2015 届物联网工程专业毕业设计（论文） 1 第 1 章 前 言 1.1 课题背景 随着经济和社会的快速发展，人们的工作压力和生活压力越来越大， 越来越多的人患有慢性病，处于亚健康的状态，而心血管疾病的发病率和 死亡率均居各种疾病之首，根据最新的研究报告显示，心脏类的疾病和发 病率呈上升趋势，心血管疾病导致死亡人数超过全国共死亡人数的 40%， 并且年轻人的患病率也在逐步上升，尤其 3554 岁青壮年的死亡和患病率 增加最为迅速。世界卫生组织发表报告称，心脏病和癌症是威胁中国人生 命和健康的两大主要杀手。 心脏类疾病的危害非常大，而且具有发病只是在一瞬间的事，因此很 多家庭承受着很大的负担，因此心脏病的预防和治疗显得尤为重要。现在 医学界最直接，临床使用最广的心脏检查技术就是心电图。通过心电图， 医生可以很及时的准确的了解病人的心脏情况，并且对病情进行及时的诊 断。现在医院一般的心电仪都是是功能比较复杂，体积比较大，当然价格 也比较昂贵。一般的病人出门不容易携带，对一般突发的病情没有做到很 好的应对，没有及时处理的话非常容易危及病人的生命。并且现在的年轻 人工作繁忙，没有时间去医院做检查，而老年人身体行动不便，去医院更 是不方便。为身体的健康留下了很多的隐患。 现在虽然已经有一些便携式心电设备，但是因为需要的数据采集，显 示，和计算的功能需求比较高，从而导致设备的体积较大，价格比较昂贵。 不能再大家的日常生活中得到广泛的普及。 因此一款便捷的，低成本的心电数据采集系统对于人们的健康而言， 很是需要。本课题的设计的心电数据采集系统通过智能手机自带的显示和 基于手机的心电数据采集系统开发 2 计算功能，利用蓝牙通信实现数据的收集。 1.2 国内外研究状况 心电图主要来源于心脏去极化波在体表生成微弱信号，现在市场上的 心电监护设备主要分为有两种：其中一种是医院使用的传统的心电图机， 它的精度比较高，但是体积庞大，价格十分昂贵；另一种是市面上已经便 携式心电设备，虽然这种设备相对于医院使用的心电图机小的多，除了存 在微弱信号采集电路外，后端还有液晶显示器和嵌入式微机处理器，下位 机 cpu 统一处理心电数据，包括波形显示，本地自动分析和存储，但是这 种设备也相当于一台微型的计算机的硬件成本，费用依然昂贵。国外的便 携式心电监护设备相对先进，但是价格相比国内高得多 。 智能手机的普及和平台的开放性和统一性，以及 android market 和 appstore 的商业模式，相比厂商才能开发的软件，激发了程序开发人员去 学习和应用医疗领域算法的积极性也为移动医疗行业注入了强大的动力1。 从无线数据采集方面，主要有 zigbee/wlan/bluetooth 这几种采集方 式。其中蓝牙协议就是天生用于建立无线个域网，ieee 802.15 规定无线 个域网的工作范围是 10 米之内，正好可以建立完整的个人生理监护局域 网。另外，超低功耗 ulp 技术 ble 非常适合电池供电的低功耗需求场合一 粒纽扣电池可以供 ble 处理器运行数年之久。 1.3 心电监测常用设备 （1）医院使用的大型心电监护设备，功能很强大，诊断数据很精确， 基本医院里都在使用此类设备 ，如下图 1-1，但是连接线太多，体积比较 庞大，更主要是价格十分昂贵，因此只适合在大型医院里使用。 2015 届计算机科学技术专业毕业设计（论文） 3 图 1-1 医院使用的心电监护设备 （2）现在市面上也存在一些便携类设备如下图 1-2,1-3，一个心电监 护设备，必须要有数据传输，显示和计算等的功能，因此该设备也需要单 独的显示器和 cpu。因此价格也相对比较昂贵，生活中的使用也不是很广 泛。 基于手机的心电数据采集系统开发 4 图 1-2 便携式心电仪监护设备(1) 图 1-3 便携式心电监护设备(2) 2015 届计算机科学技术专业毕业设计（论文） 5 1.4 发展趋势 心脏类疾病的患者的数量在不断增加，而相对的预防和治疗设备对于 我们来说尤为重要。现在医院的设备有很大的功能，但是体积非常大，价 格当然也非常昂贵，只适合在医院为一些患者治疗检查使用，在日常家庭 生活中的使用几乎不可能。而现在市面上的一些便携式心电监护设备，价 格也比较昂贵，体积稍微偏大，出门不容易携带，不能做到日常 生活中 的普及。 看着现在走在大街上，公园中，上班族，学生等的这些人群中，几乎 没有人不随身携带智能手机，智能手机几乎成为人们生活中的必备品。然 而开发一款以手机为支撑的心电数据采集系统必定给大家带来了更多的方 便。并且心电监护系统一般需要一定的显示、计算和数据传输功能。而智 能手机本身携带的这些功能为心电监护系统提供有力的硬件支持，降低了 开发的成本，实现了资源的充分利用，对于开发人员，有了很大的鼓舞和 动力。对于大众患者，即获得的健康保障，又不费事，不费钱。 先在 android 在手机系统里面已经占据了很大的地位，android 也成为 的手机等便携设备中最具开放性的操作系统，现在安卓的技术已经非常成 熟，安卓的相关产品很是受大家的欢迎。并且现在不管是在 ios 还是安卓 还都没有开发出任何一款这样的产品，因此具有很大的市场空间。 1.5 章节安排 第 1 章 前言 描述基于手机的心电数据源采集系统当前课题的背景， 介绍了国内外对于此课题的研究现状，以及之后的发展方向和趋势。 第 2 章 系统开发环境和技术 介绍了系统开发需要的软件，和对相关 技术做了相关的讲解。 基于手机的心电数据采集系统开发 6 第 3 章 系统分析 就系统的可行性，和需求概述以及的系统的需求方 面进行了分析。 第 4 章 系统设计 本章主要的内容就是对该软件结构整体架构的设计 进行了介绍。并且针对每一个模块进行了介绍。 第 5 章 系统实现 本章主要讲解了系统应用代码的设计，对每一个页 面供能的具体实现，展示了界面效果，和实现代码。 第 6 章 系统开发中遇到的难点和对策 讲述了一些开发中遇到的问题， 以及针对该问题的解决办法。 结论 大致总结了一下系统的功能和优缺点，以及整个毕设过程的感想。 2015 届计算机科学技术专业毕业设计（论文） 7 第 2 章 系统开发环境和技术 2.1 系统的软件要求 实现环境：windows 7 操作平台。 实现语言：java 实现工具: eclipse ，要安装 jdk，sdk,配置 eclipse 插件 adt。 sqlite. 2.2 系统硬件支持 一个装有 andrdoid2.3.3 以上系统的智能手机 一个带有蓝牙功能的便携心电仪。 2.3 eclipse 工具 eclipse 最初主要用 java 语言来开发，如果需要支持不同的计算机语 言只需要安装不同的插件 eclipse 即可，比如 python 和 c+等开发工具。 eclipse 是著名的跨平台的自由集成开发环境(ide)。eclipse 的本身只是 一个框架平台，但是因为塔具有众多插件的支持便使得 eclipse 和其他功 能相对固定的 ide 软件来说拥有很难具有的灵活性。许多软件开发商都以 eclipse 为框架来开发自己的他们自己的 ide2。 eclipse 起初是由 ibm 和 oti 两家公司的 ide 产品组合开创的，起始 于1999年的4月。ibm 为最初的 eclipse 代码提供基础，包括 pde、platform、和 jdt。eclipse 项目是由 ibm 发起，至今，围绕着 基于手机的心电数据采集系统开发 8 eclipse 项目已经发展成一个非常大的 eclipse 联盟，有超过150家软件公 司都参与到 eclipse 的项目中，其中包括 borland、red hat、sybaseborland 及 rational software 等。eclipse 界面跟先前的 visual age for java 差不多，是一个开放源码项目，但由于其开放源码， 任何人都可以免费得到，并可以在此基础上开发各自的插件，所以成为 visual age for java 的替代品，随后也越来越受人们关注。之后还有包 括 oracle 在内的很多大型公司也纷纷加入了该项目，eclipse 的目标是要 成为可以进行任意语言开发的 ide 集成，使用的人只需下载各种语言的插 件就可以使用。 2.4 java 语言 java 是一种简单的，与平台无关平的，面向对象的，解释的，健壮的 分布式的，安全的，结构的中立的，可移植的，性能很优异的多线程的， 动态的语言。java 是一种可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序设计 语言，是由 sun microsystems 公司（已经被 oracle 公司收购）于 1995 年 5 月发布的 java 程序设计语言和 java 平台，java 技术具有卓越的通 用性、高效性、平台移植性和安全性，并且广泛的应用于游戏控制台、个 人 pc、数据中心、移动电话、科学超级计算机和互联网，java 语言中不 支持宏定义，不支持头文件，不支持结构和联合，不支持友元，因此大大 的保证的 java 程序的安全性，在全球云计算和移动互联网的产业环境下， java 更具备了显著优势和广阔前景5。 java 分为三个体系 j2se（java2 platform standard edition，java 平台标准版） ，j2ee(java 2 platform,enterprise edition，java 平台企 业版)，j2me(java 2 platform micro edition，java 平台微型版)6。 2015 届计算机科学技术专业毕业设计（论文） 9 2.5 sqlite sqlitesqlite 是 d.richardhipp 建立的公有领域项目，它是遵守 acid 的关 联式数据库管理系统，它包含在一个比较小的 c 库中。和常见的客户-服 务器范例不一样，sqlite 引擎不是个程序之间通信的独立进程，而是和程 序连接在一起成为它的一个主要部分。所以它主要的通信协议是在语言程 序内的直接的 api 调用。这在延迟时间、消耗总量和整体简单性上有非常 积极的作用。整个数据库(数据、定义、索引、表)都在宿主主机上在一个 电议的文件中存储。它的设计是通过开始一个事务的从而锁定整个数据文 件而完成的3。 它的特点：零配置 无需安装和管理配置；比一些流行的数据库在 大部分普通数据库操作要快、简单, 轻松的 api；包含 tcl 绑定, 支持多 种开发语言,c, php, perl, java, c#,python；轻量级：sqlite 数据库不 存在客户端和服务器端。使用它时只要带上它的动态数据库就可以使用它 的功能，而且它的动态库也相当小；跨平台：sqlite 数据库支持大部分主 流操作系统，能在计算机和手机操作系统上运行；安全性：sqlite 数据库 可通过数据库级上的独占性和共享锁来实现独立事务处理。这意味着多个 进程可以在同一时间从同一数据库读取数据，但只能有一个可以写入数据 4。 2.6 蓝牙 蓝牙(bluetooth):是一种无线技术标准，可以实现固定设备、移动设 备和楼宇个域网之间的短距离数据交换(使用2.42.485ghz 的 ism 波段的 uhf 无线电波)。蓝牙技术最开始是由电信巨头爱立信公司于1994年创作， 当时是作为 rs232数据线的替代方案。蓝牙可以连接多个设备，攻克了数 基于手机的心电数据采集系统开发 10 据同步的难题。 如今的蓝牙由蓝牙技术联盟(bluetooth special interest group，简 称 sig)管理。蓝牙技术联盟在全球拥有超过25,000家成员公司，它们分布 在电信、网络、计算机和消费电子等众多领域。ieee 将蓝牙技术列为 ieee 802.15.1，但如今已经不再维持该标准。蓝牙技术联盟负责监督蓝 牙规范的开发，维护商标权益，并管理认证项目。制造商的设备要必须符 合蓝牙技术联盟的标准才可以以“蓝牙设备“的名义进入市场。蓝牙技术拥 有一套专利网络，可以发放给符合标准的设备。 2.7 android 简介 2.7.1 基本介绍 android 是一个以 linux 为基础的半开源式操作系统，主要用于移动 设备，由开放手持设备 google 联盟开发与领导。 android 系统最初由安 迪鲁宾（andy rubin）制作，最初主要用来支持手机。2005 年 8 月 17 日被 google 收购。2007 年 11 月 5 日，google 和 84 家硬件制造商、电信 营运商及软件开发商组成开放手持设备联盟（open handset alliance） 来共同研发和改良 android 系统并生产搭载 android 的智慧型手机，并慢 慢扩展到平板电脑 ipad 和其他领域上。随后，google 以 apache 免费开源 许可证的授权方式，发布了 android 的源代码7。 2015 届计算机科学技术专业毕业设计（论文） 11 2.7.2 android 的系统架构 图 2-1 android 系统架构 （1）应用层 该层由运行在 dalvik 虚拟机上的应用程序组成，例如地图、日历、 浏览器、联系人管理等，这些应用程序主要由 java 语言编写，需要 说明的是 dalvik 虚拟机是 google 为 android 为 android 专门设计的基 于寄存器的 java 虚拟机，运行 java 程序的速度比 jvm 更快。 （2）应用框架层 该层主要由 view、通知管理器、活动管理器等可供开发人员直接 调用的 api 组成，这些 api 主要由 java 语言编写。 （3）系统运行库层 该层主要包括 c 语言标准库，多媒体库、opengl 基于手机的心电数据采集系统开发 12 es、sqlite、webkit、dalvik 虚拟机等。也就是说，该层是对应用框 架层提供支持的层。由于 java 本身不能直接访问硬件，要想让 java 访问硬件，必须使用 ndk 才可以，ndk 是一些由 c/c+编写的程写 的库，主要是*.so 文件，这些是有 c/c+编写的程序也是该层的主要 组成部分1。 （4）linux 内核层 该层主要包括驱动、内存管理、进程管理、网络协议栈等组件8。 2.7.3 android 的应用程序四大组件 (1) activity activity 是 android 的核心类，全称是 android.app.activity。activity 相 当于 c/s 组件中的窗体或者 web 程序的页面。每一个 activity 提供了一个 可视化的区域，在这个区域里可以放置各种 android 控件，例如按键、图 像文本框等。 (2) service（服务） 服务没有可视化界面，但是可以在后台运行。例如当用户进行其他操 作时，可以利用服务后台播放音乐等。服务类必须从 android.app,.service 继承。并且其他程序还可以与服务进行通信。 (3) broadcast receiver（广播接受器） 广播接受器组件唯一的功能就是接受广播的动作，以及对广播动作做 出响应。一个应用程序可以有很多个广播接收器，所有的广播接收类都需 要继承 android.content.broadcastreceiver 类。广播接收器与服务一样，都 没有用户接口，但是在广播接收器中可以启动一个人 activity 来响应广播 动作。 (4) content provider 2015 届计算机科学技术专业毕业设计（论文） 13 内容提供者可以为依他应用程序提供数据，这些数据可以保存在文件 系统中，每一个内容提供者都是一个类， 这些类都是需要从 android.content.contentprovider 类继承9。 2.8 心电相关知识 2.8.1 心脏传导系统 心脏细胞消除极和复极的电的生理现象，为心脏运动的基础。心脏的 兴奋性、自律性等都是以生物电活动为基础。称为电生理特性，主要表现 是心脏激动的传播和产生，并且印发心脏的规律收缩。心脏的传导系统是 心脏规律产生激动，迅速传播到心机细胞的中枢和纽带，它是由很多特殊 分化的心机细胞组成的组织。正常情况当心肌细胞的细胞膜收到刺激是， 钾、钙氯等离子的通透性改变，引起膜内外的阴阳离子流动，从而产生一 对电偶。因此将电极放在人体表面，即可测量到心动周期的规律变化曲线。 这就是心电图信号（ecg）10。 心电图信号记录的心脏细胞消除极与复极的过程，反映了心脏电兴奋 于传导系统中的传导过程和产生。因此，在一定程度上可以反应心脏中各 部位的生理健康状况。是评价心脏功能，诊断心脏类疾病的重要手段之一。 目前，心电图在心脏类疾病的诊断方面起到的重要作用没有其他方法能够 代替。 2.8.2 心电信号特点 ecg 信号是体表电极测量出来的心电电压随时间而变化的函数，属于 时域类型的波形信号。虽然从人体不同体表部位测得的心电波形有所差异。 但是一般正常的心电波周期均可分为 pr 段、p 波、t 波、qrs 波群、 基于手机的心电数据采集系统开发 14 st 段等几个部分，且他们都具体代表着固定的生理意义11。ecg 信号 的随机性比较强，信号随时都在变化不能用固定的函数来表示。还有就是 噪声背景强，它属于频率低、幅度低的微弱信号，有用的信号经常被埋没 在噪声干扰中，检测困难。 2.8.3 心电信号预处理 临床采集动态电信号，非常容易受到环境，活动的程度、运动量大小 的不同，系统采集的 ecg 差距也非常大，心电信号我是微弱信号，采集 过程中容易受到各种不可避免的噪声干扰。而这些干扰会导致 ecg 信号 的畸变，对 ecg 的检测和判断制造了极大的干扰。为了尽可能的消除干 扰在硬件方面，利用 ecg 信号在频率和幅度上与干扰信号的不同。设计 了带通滤波器来消除高频干扰信号，和低频基线漂移信号，提高系统共模 抑制比。有效的减少干扰。但是对于复杂一点的情况，干扰的处理不是那 么理想。在软件方面，可以通过数字滤波和一些信号处理技术来进行预处 理抗抗干扰。通过小波滤波器、自适应滤波器和形态学滤波器等方法进行 滤波预处理，从而减少干扰12。 2015 届计算机科学技术专业毕业设计（论文） 15 第 3 章 系统分析 3.1 现行系统的特点 现在市面上已经存在的心电数据采集设备，因为都需要有独立的显示功能， 数据接收功能，和计算功能，所以它们不是体积庞大就是价格昂贵，在用 户的日常生活中不能起到很实用的效果。那么本文中提到的论文，利用智 能手机的硬件，利用 android 的架构，蓝牙的传输功能，更有效的将资源 进行利用，系统设备体积小，出门方便携带。系统中也开发了病例模块和 短信通知模块，可以对用户的健康进行实时的监护。本系统对我国现有的 病人严重集中在大医院的模式向预防、诊断并治疗疾病由中心医院和社区 医院及家庭同时协作进行了有效的尝试，这样可以用于人群的心脏病监测， 对于老年人和年轻人都有特别有效的作用，这样大大减轻了患者自身的就 医负担，同时也减轻中心医院负担。 3.2 系统的可行性分析 可行性分析也称为可行性研究，即是在系统调查的基础上，针对新系 统的开发是否具备必要性和可能性，对新系统的开发从技术、经济、管理 的方面进行分析和研究，以避免投资失误，保证新系统的开发成功。可行 性研究的目的就是用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够解 决。该系统的可行性分析包括以下几个方面的内容 3.2.1 技术可行性 随着科学和社会的发展，智能手机的技术已经越来越成熟，功能越来 越强大，从打电话、发短信到上网聊天，再到跑步传感定位等等与人们的 生活关联越来越来，现在智能手机已经成为大众的生命一般总要的东西。 基于手机的心电数据采集系统开发 16 而安卓作为 google 的免费开源系统之后，在众多安卓技术人员的共同维 护和努力下边的越来越完善，现在安卓以经是智能手机系统的主导系统之 一，现在很多的智能设备、ipad 等的要都使用安卓做为支撑的操作系统。 因此基于安卓的系统在技术和使用范围都十分适合个支持我们的心电数据 采集系统，并且有很大的市场空间。 蓝牙协议就是天生用于建立无线个域网，ieee 802.15 规定无线个域 网的工作范围是 10 米之内，正好可以建立完整的个人生理监护局域网。 与 无线数据采集方面的 zigbee/wlan/bluetooth 这几种采集方式相比，蓝牙 协议更节能。它的超低功耗 ulp 技术 ble 非常适合电池供电的低功耗需求 场合一粒纽扣电池可以供 ble 处理器运行数年之久。现在的蓝牙技术已经 使用非常广泛，很多设备都具有蓝牙功能，而现在市面上已经存在了具有 蓝牙功能的心电仪，为数据的采集、传输做了有力的支撑。 基于智能手机，安卓系统，和蓝牙功能。充分利用了智能手机现有的 硬件资源，和软件资源，降低了成本。而智能手机的轻薄化，和便携心电 仪很微小话，给大家出门随身携带带来的方便，相信我们的系统会带给大 家很大帮助，会很受大家的欢迎。 3.2.2 经济可行性 主要是对项目的经济效益进行评价，利用手机来进行心电数据采集和 监测是现在社会非常先进和方便的一种方式。开发一套能满足用户日常心 电监测的软件是十分必要的，实现心电的检测，绘制成图像供病人和医生 观看。本系统。充分利用了智能手机现有的硬件资源，和软件资源，降低 了成本，大家不需要再买单独的设备来进行心电的显示和计算，利用智能 手机即可，在硬件成本上大大降低。本系统充分所以本系统在经济上是可 行的。 2015 届计算机科学技术专业毕业设计（论文） 17 3.3 需求概述 在如此高节奏、高强度的社会生活中，人们的压力越来越大，心脏类 疾病的患病率越来越高均据个种疾病死亡率率之首。根据最新的研究报告 显示，心脏类的疾病和发病率呈上升趋势，心血管疾病导致死亡人数超过 全国共死亡人数的 40%，并且年轻人的患病率也在逐步上升，尤其 3554 岁青壮年的死亡和患病率增加最为迅速。世界卫生组织发表报告称，心脏 病和癌症是威胁中国人生命和健康的两大主要杀手。 心脏类疾病的危害非常大，而且具有发病只是在一瞬间的事，因此很 多家庭承受着很大的负担，因此心脏病的预防和治疗显得尤为重要，对患 者的心电数据的记录便显得尤为重要。现在医院一般的心电仪都是是功能 比较复杂，体积比较大，当然价格也比较昂贵。一般的病人出门不容易携 带，对一般突发的病情没有做到很好的应对，没有及时处理的话非常容易 危及病人的生命。并且现在的年轻人工作繁忙，没有时间去医院做检查， 而老年人身体行动不便，去医院更是不方便。为身体的健康留下了很多的 隐患。 因此面对如此的情况。一款便携式的，低成本的心电监护系统就成为 了大家迫切需求的东西，当然也就成为了我们开发的动力。 3.4 系统需求分析 3.4.1 系统功能需求分析 最基本的，一个心电监护系统，必须要具有显示，和计算的功能。将 采集到的心电数据，绘制成心电图，并且通过有效的算法，根据绘制出的 基于手机的心电数据采集系统开发 18 心电图，检测出用户的心电功能是否正常。而我们的系统是基于手机做的， 智能手机的显示屏和 cpu 刚好可以被我们利用。再者就一个软件方面来 说。就用户信息的安全性，我们有用户信息模块，可以保存用户信息，设 置的用户账号和密码，对用户的健康信息做了有力的保护。另外，根据用 户的年龄性别，可以心电监测的准确性。当然我们提供了用户的心率监测 模块，在用户的心电数据出现异常时，及时作出通知，生成病例。我们添 加的短信通知模块，在患者心电出现异常时，第一时间通知家属，或者医 护人员，从而及时对生病的患者作出治疗。 3.4.2 系统性能需求分析 面向用户的操作界面要有良好的人机交互界面，操作起来简单方便， 可以让大多数用户熟练的操作，美观的界面可以让用户感到愉快。数据的 传输方面，要做到实时绘图，减少出现的误差和时差，都则影响用户的数 据监测结果。在蓝牙连接方面，要使用安全传输，设备之间要先配对才能 传输数据，防止外界的收据进行干扰。 3.4.3 软件的非功能性需求 作为一种软件产品，除了在功能方面必需达到用户的基本要求以外， 还必需在意一些非功能方面的因素，诸如：软件的用户操作界面的美观和 简洁，以及界面图标的标准化和规范化。软件的界面要有一定的自适应性， 不能出现在不同分辨率的手机上出现异常显示效果。软件需求的系统版本 不能过高，最好在 android2.3.3 以上的都能安装使用，本系统就很好的 做到了这一点。 2015 届计算机科学技术专业毕业设计（论文） 19 3.4.4 软件其他方面的要求 (1)在软件程序设计过程中，依据国家计算机软件产品开发文件编 制指南和现代软件工程两项理论与原则的要求，应当编制标准的软 件技术文档。如软件使用的编码必须符合 java 编程的编码设计标准与规 范，其使用的对象名、对象类型和命名约定应该一致并规范化。软件编码 时应注意代码清晰、可读性好，还要运用缩进、空行等必要的格式，结合 大小写的区别等方法保持程序结构良好。涉及多表操作的模块应运用“事 务”处理，以保持数据完整性。 (2)软件的设计应该有一个完整的过程，各个步骤都必须做到。一般一 个完整的软件设计过程总体分为三个阶段：软件的开发设计阶段、软件的 操作和实现阶段、软件的市场检验和改进完善阶段 3.4.5 用户特点 本系统主要面向两类人员： 第一类为年纪比较大的老年人，他们因为出行不方便，不能及时 去医院治疗，并且发病几率比较大，该系统可以让老人在家中就可以 检测自己的心电数据，并第一时间通知家人病情。 第二类为上班工作比较繁忙的上班族，他们没有时间去医院做心电 方面的预防和检测。他们可以使用该系统上班也可以检测自己的健康 状况。 3.5 系统概述 本系统是一个心电数据采集系统，在实施过程中主要实现以下目标： （1）界面友好、美观，可以绘制出清晰明了的心电图，让用户看到 明 确的心电信息 基于手机的心电数据采集系统开发 20 （2）各功能模块层次清晰，代码高效易懂。 （3）添加和编辑简便、清晰，提高工作效率。 （4）数据传输和数据存储安全可靠，防止干扰数据的影响。 （5）功能全面，实用性强。 该心电数据采集系统，可以实现用户的注册和登陆，通过蓝牙的心电 数据采集，心电图的绘制，心律的检测和诊断，以及短息通知等功能。 3.6 系统数据流图 顶层数据流图，如图 3.1 所示： 图 3-1 顶层数据流图 2015 届计算机科学技术专业毕业设计（论文） 21 1 层数据流图，如图 3.2 所示： 图 3-2 1 层数据流图 3.7 数据字典 合理的数据结构设计将有效的保证数据的完整性和一致性，进而 提高数据库存储效率，并最终决定系统的效率以及实现的效果。 心电数据采集系统数据字典如表 3-1 所示： 表 3-1 数据字典 数据流名: 用户信息 组成: 用户名，密码，性别，年龄，家属电话 基于手机的心电数据采集系统开发 22 数据流名：病情信息 组成:病情种类 2015 届计算机科学技术专业毕业设计（论文） 23 第 4 章 系统设计 4.1 系统总体结构设计 本系统实现对人体的心电数据进行监护采集，并进行分析和处理。 其中心电数据的采集由带有蓝牙功能的便携式心电仪负责，安卓智能 手机中的蓝牙与心电仪连接后，通过蓝牙传输到手机，再由手机对心 电数据进行处理，显示和存储。流程如图 4-1 所示。 4.2 系统软件结构设计 本系统主要实现心电数据的传输和处理部分，现在对功能的需求我们 把该心电数据采集系统主要分为四个模块。第一模块用户登录信息模块， 第二模块是，蓝牙模块，第三模块是绘图模块，第四模块是病例模块。 （1）用户信息模块。本系统为每一位患者保存属于自己的数据和病例， 因此需要对每一位用户的信息进行记录和存储，并且保证每个用户信息的 保密，可以设置用户自己的密码，注册过的用户才可以登陆。用户信息中 存贮着用户的性别，年龄，以及家属或者医生的联系方式，可以在病人的 心电数据出现异常时，及时通知家属或者医护人员。 （2）蓝牙模块。蓝牙功能是信号从心电仪传输到手机的重要手段是整 个心电系统非常重要的一部分。我们选用的心电仪是带有蓝牙功能的心电 仪，而蓝牙模块负责将手机上的蓝牙和心电仪上的蓝牙进行配对连接，为 基于手机的心电数据采集系统开发 24 收据接收提供通道。 （3）绘图模块。绘图模块负责将接收到的心电数据进行处理后按照要 求，绘制成心电图，并提供清晰明确的界面，让用户更加直接的看到自己 的心电情况。 （4）病例模块。当用户的心电数据产生异常时，会根据数据异常的种 类，从而判断异常的类别。生成病例，存入用户的数据库中，作为患者或 者医护人员做出相关治疗时的重要依据。 图 4-1 系统功能结构图 4.3 系统的安全性与可靠性方案 （1）系统可靠性 可靠性是本系统在软件总体结构设计上重点考虑的问题。该软件 采取即时数据库存储，每天备份一次数据库，以保证在出故障时，能 在最短的时间内恢复到正常状况下，对用户的心电数据要进行保存， 方便后期再次查看。蓝牙在信息传输时采用安全传输，设备之间配对 2015 届计算机科学技术专业毕业设计（论文） 25 成功之后才能传输信息，防止其他设备对心电设备传输信息的干扰。 （2）系统安全性 保证系统实体的安全，包括场地环境安全、设备安全、供电安全、 信息存储介质的安全。系统的技术安全性：通过对用户合法身份的确 认与检验（输入密码） ，使非法用户不能使用系统的任何资源。 4.4 系统详细设计 4.4.1 用户信息模块 用户要进入软件系统，必须要先进行登录，输入用户名和密码，如果 之前没有注册过信息，用户数据不存在用户信息，那么就必须先注册，输 入用户名，年龄，性别，家属电话等等。注册完成后再返回到登陆页面， 进行登录，如果输入的用户名密码错误或者不存在，系统将会提醒错误。 如果输入的用户有密码与存储在数据库中的数据想匹配，才可以进入系统。 基于手机的心电数据采集系统开发 26 图 4-2 用户信息模块流程图 4.4.2 蓝牙模块 当进入心电监测页面，系统会自动检测蓝牙是否打开，如果没有打开， 则提醒是否开启蓝牙。蓝牙打开后先点击连接设备，则会出现蓝牙设备列 表，选择要连接的心电仪蓝牙设备，点击后进行连接配对，从而搭好两个 设备之间的桥梁，进行通信。 2015 届计算机科学技术专业毕业设计（论文） 27 图 4-3 蓝牙模块流程 4.4.3 绘图模块 绘图模块负责将接收到的数据绘制成我们想要的图像，绘图模块提供 绘图数据接口，当进行实时绘制心电仪发来的数据时，绘制出实时的心电 图，也可以绘制本地保存的心电数据，通过从目录中获取到文件看，对文 件的数据进行读取并处理成绘图需要的格式。绘图模块通过将每个传进来 的数据处理成相应的点，在将相邻的点连成线。并通过一定的时间间隔更 新图像，从而呈现现在的动态的心电图。 基于手机的心电数据采集系统开发 28 图 4-4 读取本地文件绘图流程图 4.4.4 病例模块 当用户的心电数据产生异常时，会根据数据异常的种类，从而判 断异常的类别。生成病例，存入用户的数据库中，作为患者或者医护 人员做出相关治疗时的重要依据。一般产生的病例可以从用户信息表 中提取出用户的姓名，性别等。都可以用来完成一个完成的病例。 2015 届计算机科学技术专业毕业设计（论文） 29 图 4-5 病例模块流程图 4.4.5 短信模块 当用户的心电数据出现异常的时候，系统会自动提取出用户信息表中 的家属或者医生的电话号，并家属发出短信通知，让家属第一时间知道病 人的健康状况。 基于手机的心电数据采集系统开发 30 图 4-6 短信模块流程图 4.5 数据库设计 （1）用户表 users 如表 4-1 所示。 表 4-1 用户表 字段名数据类型备注 idvarchar(20)用户编号，主键 namevarchar(20)用户姓名 passvarchar(20)用户密码 2015 届计算机科学技术专业毕业设计（论文） 31 sexint用户性别 telint家属电话号 （2）病例 如表 4-2 所示。 表 4-2 科目表 字段名数据类型备注 idint病例编号，主键 namevarchar(20）用户姓名，外键 case varchar(200 ） 诊断结果 基于手机的心电数据采集系统开发 32 第 5 章 系统实现 5.1 应用代码设计 5.1.1 java 类的设计和布局文件 图 5-1 java 类设计（左）和布局文件设计（右） 1) loginact.java:负责用户登录界面的显示，并对用户输入的数据传输去数 据库进行判断，输入错误弹出提示信息。 2) registeract.java:负责用户信息的注册，将用户信息存入数据库，为后面 的登陆做支撑。 3) dbadapter.java:负责一些建库，建表的的类，提供插入，修改数据库的 接口，以便其他类直接调用。 4) bluetoothdevicelistactivity.java: 这是一个显示当前的可以检测到的蓝 牙设备，和本机已经匹配的设备，并且实现蓝牙的连接配对，和设备之间 通过蓝牙的信息传输。 5) paintact：这个类负责读取本地绘图文件，从文件中读取数据，并进行 2015 届计算机科学技术专业毕业设计（论文） 33 有效的处理，处理为绘图需要的数据类型。 6) drawchart:负责具体的绘图功能。 5.2 用户信息页面 5.2.1 界面效果 图 5-2 登陆页面 基于手机的心电数据采集系统开发 34 图 5-3 注册页面 5.2.2 实现方法 页面中的文本框用 editview 控件来表示，输入的信息通过 editview 传入，在 java 文件中调用数据库的的接口。如果程序在手机上第一次运行， 它会自己建库建表，在之后的运行中不会再建库。在登陆页面中调用数据 2015 届计算机科学技术专业毕业设计（论文） 35 库的查询接口，参数是 editview 中的文本，返回值可以设置的 true 或者 false。在注册页面则调用数据库的插入接口，将 editview 中的文本内容插 入数据库。完成操作。 5.2.3 部分实现代码 建库： private static class sqlopenhelp extends sqliteopenhelper sqlopenhelp(context context) super(context, “user.db“, null, 1); log.i(“tag“,“-db-“); 建表： public void oncreate(sqlitedatabase db) try string sql = “create table person(_id integer primary “ + “key autoincrement,name not null,pass not null,age,sex,tel)“; db.execsql(sql); catch(sqlexception e) e.printstacktrace(); log.i(“tag“,e.tostring(); 数据库的插入方法： public void insertcontact(string user,string pass,string age,string str,string tel) 基于手机的心电数据采集系统开发 36 contentvalues initiavalues = new contentvalues(); log.i(“tag“,“-insert-“); initiavalues.put(“name“, user); initiavalues.put(“pass“, pass); initiavalues.put(“age“, age); initiavalues.put(“sex“, str); initiavalues.put(“tel“, tel); db.insert(“p