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基于FPGA的数字式心率计

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作者:时间:2007-01-28来源:semiapps收藏
心率计是常用的医学检查设备,实时准确的心率测量在病人监控、临床治疗及体育竞赛等方面都有着广泛的应用。心率测量包括瞬时心率测量和平均心率测量。瞬时心率不仅能够反映心率的快慢。同时能反映心率是否匀齐;平均心率虽只能反映心率的快慢,但记录方便,因此这两个参数在测量时都是必要的。

  测量心率有模拟和数字两种方法。模拟方法是在给定的时间间隔内计算R波(或脉搏波)的脉冲个数,然后将脉冲计数乘以一个适当的常数测量心率的。这种方法的缺点是测量误差较大、元件参数调试困难、可靠性差。数字方法是先测量相邻R波之间的时间,再将这个时间转换为每分钟的心跳数测量心率的。这种方法的优点是测量精度高、可靠性好,并且能同时测量瞬时心率和平均心率。用数字方法测量心率的电路又分为两种类型:一种是使用一个可预置的计数器实现现除法电路;另一种是通过自动下降的时钟频率测量相邻R波之间的时间。   

  本心率计在数字式心率计的基础上,采用和VHDL语言实现,减少了元器件使用数量,提高了测量精度和可靠性。该电路能够实时采集并测量人体心跳的瞬时和平均心跳速率,判断并显示心率状态(即心跳是否正常、是否过快或过慢、是否有心率不齐现象)。如果心率过快或过慢或者有心率不齐现象,那么将用不同颜色发光管进行闪烁报警显示。

1 测量方法及电路组成

  1.1 测试方法

  如上所述,采用数字方法测量瞬时心率(Intantaneous Heart Rate,IHR)时,先测量两相邻R波之间的时间(即心率周期),再将这个心率周期转换为每分钟的心跳数。如图1所示,设心率周期为T秒,则瞬时心率的计算公式为IHR=60/T。如果用频率为f0的时钟脉冲作为测量时间基准,在T秒时间内对时钟脉冲计烽,并设计数值为N,则T=N/f0秒,故瞬时心率的计算公式为IHR=60f0/N。当f0=1kHz时,IHR=60


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