心电信号采集及分析系统设计

本科毕业设计（论文）心电信号采集及分析系统设计谭莹莹燕山大学2010年6月本科毕业设计（论文）心电信号采集及分析系统设计学院（系）：里仁学院电气工程系专业：生物医学工程学生姓名：谭莹莹学号：061203041012指导教师：李昕答辩日期：2010年6月燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：里仁学院系级教学单位：生物医学工程学号061203041012学生姓名谭莹莹专业班级生物医学工程06-1题目题目名称心电信号采集及分析系统设计题目性质1.理工类：工程设计（）；工程技术实验研究型（√）；理论研究型（）；计算机软件型（）；综合型（）2.管理类（）；3.外语类（）；4.艺术类（）题目类型1.毕业设计（√）2.论文（）题目来源科研课题（）生产实际（）自选题目（√）主要内容(1)学习心电信号处理的基本理论。(2)学习MSP430单片机的的基本原理。(3)学习心电监护仪硬件电路设计。(4)设计一套心电信号采集及分析系统目标：掌握心电信号采集及分析系统基本原理及方法，设计一套基于MSP430单片机的心电信号采集及分析系统。毕业设计说明书一本，查阅一篇相关英文参考文献及译文。毕业设计说明书一本，查阅英文参考文献及译文。基本要求查阅有关技术资料，分析研究当前这一领域最新动态。根据需要，给出相应的设计方案。在一定理论推算的基础上进行设计。1．遵守毕业设计期间的纪律，按时答疑；2．独立完成设计任务，培养基本的科研能力；3．设计说明书一份（不少于2万字），A0图纸一张；英文资料翻译不少于5千字；说明书要求条理清晰、文笔通顺，符合毕业设计撰写规范的要求；论文、图纸中的文字符号符合国家现行标准；4.完成相关的实验，并反映在论文中。参考资料1、有关书籍2、网上查询相关资料周次第1～4周第5～8周第9～12周第13～15周第16～17周应完成的内容资料收集,了解课题内容理论分析计算、总体设计系统设计分析、综合、校正整理资料、撰写论文，答辩指导教师：李昕职称：教授年月日系级教学单位审批：年月日章及标题I摘要心血管疾病是威胁人类健康的主要疾病之一，早期诊断和治疗是预防心脏病的有效途径。20世纪50年代末，美国科学家Holter首先发明了一种心电仪，人们称它为Holter心电仪或叫动态心电仪，这种技术在临床上可实现“长时间”、“动态”记录的心电图，就称为动态心电图。能够记录病人24小时活动过程中的动态心电数据，给医生提供具有诊断价值的资料，对于心脏功能的评价，心脏病的早期诊断非常有益，所以心电监护仪在其中发挥着至关重要的作用。本课题采用MSP430149单片机作为核心器件，主要完成对心电信号的24小时不间断采集、传输、存储、显示等功能。关键词心电信号；动态心电图；MSP430单片机燕山大学本科生毕业设计（论文）IIAbstractCardiovasculardiseaseisoneofmaindiseasesthatthreathumanhealth．andtheearlydiagnosisandtreatmentareeffectivewaysthatpreventheartdisease。Inthelate1950sinU.S.ascientistcalledHolterhaveinventedthefirstsuchdynamicelectrocardiograminstrument,peoplecalledHoltermonitororDynamicelectrocardiograph,thistechnologycanberealizedinclinicallonganddynamicofECGrecords,knownasHOLTER.It’sveryhelpfultocardiacfunctionintheearlydiagnosisthatifitcanrecordthepatient24hoursofdynamicECGdataprocessandprovidethedoctorsmaterialsthathasdiagnosticvalueintheevaluation.Thissubjectusesmsp430singlechipasthecoredevice.Thewholesystemmainlydisplayscollection,storage,transport,displayfunctionfor24-houruninterruptedECGsignalcollection.KeywordsECGsignal；dynamicelectrocardiogram（DCG）；Holter；msp430；章及标题Ⅲ目录摘要...........................................................IAbstract......................................................II目录...........................................................2第1章绪论...................................................11.1课题研究意义............................................11.2国内外研究现状与文献综述................................31.3设计主要研究内容与系统总体设计..........................4第2章心电图的产生和特征......................错误!未定义书签。2.1体表心电图.............................................62.2心电的产生.............................................62.3各波形的意义...........................................82.4常见的心律异常类型及特征...............................92.5心电图的导联..........................................102.6心电信号的特征........................................112.7心电信号常见干扰......................................122.8本章小结..............................................13第3章心电检测电路设计.......................................143.1心电信号放大器设计要求................................143.2电极的选择............................................163.3保护与缓冲电路........................................163.4前置放大电路..........................................173.5滤波电路..............................................193.5.1低通滤波电路......................................203.5.2高通滤波电路......................................203.6右腿驱动电路..........................................203.7电平提升电路..........................................213.8导联脱落检测报警电路..................................22燕山大学本科生毕业设计（论文）Ⅳ3.9本章小结..............................................22第4章控制、存储及接口电路设计...............................234.1中央处理器及其外围模块................................234.1.1芯片的选型........................................234.1.2ADC模块...........................................234.1.3定时器............................................234.2USB数据传输...........................................264.3数据存储..............................................284.4时钟日历芯片..........................................294.5液晶显示..............................................304.6本章小结..............................................31结论..........................................................32参考文献.......................................................3致谢...........................................................4附录1..........................................................5附录2..........................................................6章及标题1第1章绪论早在1887年，Waller用Lippman所制作的毛细管静电计记录到了体表心电图，而其心电图临床应用则始于1903年。一百多年来，心电学理论不断创新，心电图仪器不断改进完善，心电检查内容不断拓展，成为现代化医院四大常规诊疗技术之一。心电图机也朝数字化、网络化、便携化方向发展，是生物医学工程界重要研究方向之一。1.1课题研究意义心脏病已成为危害人类健康的主要疾病之一．据统计，世界上每年平均有几百万人死于心血管疾病，心血管疾病是威胁人类生命的主要疾病。据统计全世界死亡人数中，约有三分之一死于此类疾病，很多病人由于没能及时发现病变从而延误了治疗。在我国因心血管疾病而死亡的人数占总死亡人数的44％。可见心脏病己成为危害人类健康的多发病常见病，因此心脏系统疾病的防治和诊断是当今医学界面临的首要问题。国际上医学界人士能够通过对心电信号的特征、规律的研究，对部分相关病变做出早期预测和及时诊断；因此，准确地进行心电信号提取，为医生提供有效的辅助分析手段是重要而有意义的课题。医学实践表明，对猝发性心律失常患者，如果能够及早发现心律失常先兆，及时采取抢救措旋，其中70％．80％的患者可以避免死亡。随着电于技术的迅速发展，医用电子监测、监护系统，近年来己在临床中普遍应用。这类仪器是以心电图作为首位监护参数的，所以也称为心电监护。常规心电图是病人在医院静卧情况下由心电图仪记录下来的心电活动，一般有12个导联，反映了额面和横面上的心电变化，可以从多个角度观察到心脏的活动情况。对心肌梗塞、早搏、左前支阻塞和左后分支阻塞等进行定位诊断，是心脏病诊断的重要手段之一，但是常规心电图仅记录6～100个心动周期，历时仅几秒～1分钟左右，只能获取较