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基于ARM9的心电诊断系统的设计

作者:时间:2013-01-12来源:网络收藏
  系统的工作原理

  该系统测式平台以为核心,该款芯片的种种特性保证了整个心电系统工作的可靠性和实时性。

  系统的总体规划设计如图1所示,从SD卡内读取心电信号,进行前置处理和特征分析,通过RR间期及QRS波的宽度等进行心电疾病的诊断,如果正常则不进行信息反馈,反之,则给出反馈信息,监护人员可以结合心电疾病情况给出相应的处理。

  2 系统的软件设计

  2.1 软件测试环境的建立

  具体需要完成的工作包括底层驱动开发、μC/GUI和FAT文件系统的移植。

  在IAR Embedded Workhench IDE 5.4开发环境下,建立工程,将μC/OS操作系统和μC/GUI移植进来,通过Jlink进行调试,保证硬件的正常工作,为了顺利读取SD卡中存储的心电信号,还需要将FAT文件系统移植到工程中。移植过程中,参照AT91SAM9261S的数据手册进行各项参数配置,首先是系统CPU主频配置和液晶屏有关的硬件接口配置,与液晶屏的最高工作频率相对应,这里配置系统工作频率为174 MHz,还有各项寄存器的设置,而μC/GUI和FAT文件系统的移植只需要修改相关参数。这样的界面方便了心电信号各项波形和结果的显示。

  2.2 心电信号处理与分析

  本设计采用MIT-BIH心电数据库的心电信号,在读取dat文件后,按照其存储格式进行解析和降采样,可以得到原始的心电信号,接下来对其进行处理和分析。

  2.2.1 前置处理

  心电信号的频率在O.05~100 Hz之间,常含有的噪声有:60 Hz工频干扰及其各次谐波,由于呼吸运动和电极运动等所产生的干扰和肌肉收缩所产生的肌电噪声。所以必须要把这些干扰因素滤除,才能得到正常的心电波形,考虑到QRS波群的中心频率在17Hz附近且带宽约为10 Hz,故采用了低通滤波、高通滤波及梳状滤波器。

  考虑到AT91SAM9261S的数字运算能力和系统的实时性要求,低通滤波和高通滤波采用了简化的FIR滤波,滤波系数在Matlab环境下通过firl函数获得,实现了0.05 Hz的线性相位高通滤波器和100 Hz的线性相位低通滤波器。这里高通滤波器的系数为:b=[O.000 0,O.000 2,O.999 2,-O.000 2,O.000 O];a=[1.000],低通滤波器的系数为:b=[O.011 1,0.488 9,O.488 9,0.011 1];a=[1.000]。这里设计的陷波器用到了减法技术,采用一个全通网络减去一个具有相同传输延迟和增益的窄带带通滤波器的输出,得到一个具有尖锐陷波特性的陷波器,其原理如图2所示。

基于ARM9的心电诊断系统的设计
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