数字式心电信号分析系统的硬件设计.ppt

1、数字式心电信号分析系统的硬件设计 Hardware Design of Digital ElectroCardio-Signal Analyzing System,指 导 教 师: 陈广秋 学 生 姓 名: 高红烨,心电信号检测系统心电信号检测系统就是利用电极、电路、软件算法等手段，检测出心电波形，通过对心电波形的绘制分析从而诊断心脏疾病的系统。,前级放大电路的设计 选用的电极为杯形吸引电极，这种电极中间装有Ag-AgCl电极，稳定性很好，当用一对电极放在手臂上时，电极之间的阻抗包括人体组织大约为2至7。 前级放大器采用AD620，AD620为一个低成本，高精度的单片仪器放大器，内部由三运放组

2、成，其特性如下：(1)供电电源：2.3V到18V(2)增益调节：1到1000倍（电阻编程）(3)最大增益误差：0.7%（G1000）(4)输入失调电压：最大125uV(5)输入失调漂移：最大1uV/0C(6)输入偏置电流：最大2.0nA(7)最小共模抑制比：93dB（G10）(8)带宽：120KHz,图：前级放大电路,输入级电路图,滤波电路的分析设计采用50Hz带阻滤波器，进一步抑制50Hz干扰。它由双T网络、同相跟随器A和反馈电位器P组成,信号采集电路及串并转换电路的设计 在数据采集系统中，模数转换器（ADC）是核心器件，对信号的采集系统的要求很高，要求A/D转换器具有高精度和容易隔离的特点

3、，本采集卡采用MAXIM公司的12位串行MAX187 A/D转换器作为信号采集的模数转换部分。采用6N136光电耦合器隔离系统的模拟地线和数字地线，从而满足了系统转换速度的要求，模数转换以后，采用CD4015作为串并转换电路，以利于同ISA进行数据通信. 两路转换控制信号经过6N137光隔控制MAX187的A/D转换，6N137的接口电路省略，U9是A/D采样后输出的数字信号经过光隔的过程。U38、U39为CD4015串并转换电路，转换后经过ISA卡进入PC机。其中的控制信号由CPU发出，控制AD转换的时间及转换速率。,图：A/D转换电路图,通信传输及控制电路的设计数据传输地实现 通过GAL2

4、0V8实现的数据传输的电路图如图27所示。A/D模数转换完成时，向总线仲裁器发出 A/D读请求，如果总线空闲，总线仲裁器向地址发生器输出地址输出允许，进行行列地址转换，向DRAM存储数据。PC读取数据时，向总线仲裁器发出存储器读信号，若总线空闲，总线仲裁器向系统地址总线低16位缓冲器发出输出允许信号，向页面寄存器发出输出允许信号，从DRAM中读取数据。,图：GAL20V8 控制数据传输逻辑,心电信号数字处理方法的研究1自适应滤波抑制工频干扰自适应滤波抑制工频干扰的工作原理如上所示10。假定采集到的心电信号x(n)中只含有单纯的心电信号s(n)和加性工频干扰n(n)。由于参考信号u(n)是从工频

5、电源引入的，因而与n(n)相关，与s(n)无关。这里，可以把工频干扰看作是平稳信号，而心电信号则视为随机信号。将u(n)引入系数时变的自适应滤波器，其输出y(n)与输入信号x(n)相减，于是得到误差信号e(n)。当把e(n)反馈，通过适当算法调节自适应滤波器的系数时，y(n)将逐渐逼近n(n)，则输出信号e(n)将是“干净”的心电信号s(n)。由于抵消的仅仅是工频干扰成分n(n)，所以心电本身所固有的各分量没有丝毫损失。,图：自适应滤波抑制工频干扰,心电QRS波的识别算法正交滤波算法是把心电信号输入到两个滤波器中，这两个滤波器的相位响应固定相差 ,于是在输出端得到一对互为希尔伯特变换的输出 和 令复序列 ，则,图：QRS波检出的正交滤波算法,总结 心电图在心脏疾病的临床诊断中具有重要价值，能为心脏疾病的正确分析、诊断、治疗和监护提供客观指标。随着计算机技术和医学数字信号处理技术的飞速发展，传统的心电图机也越来越难以满足现代医学的发展需要。针对传统心电图机存在导联个数少、数据不能共享等不足，本文提出了十二导联心电信号分析系统研制方法，在心电信号分析系统中，采用十二导联对心电信号进行