便携式低功耗心电监测系统设计

1.3 软件设计

1.3.1 软件总设计

　　软件部分主要分为四大模块，即通信、滤波、心率计算、绘图。软件流程图如图3所示。打开iPAD的APP，程序开始运行。各种变量以及用到的堆栈初始化，然后在屏幕上通过计算所要画心电坐标比例尺，绘出所要画心电坐标轴以及轴上刻度，按照蓝牙发送端通信协议接收心电信号，未接收到信号，则继续等待;接收到信号后，将接收到的信号通过FIR算法滤波，将心电信号绘制在心电坐标上;用心率算法计算出心率值，显示在屏幕上。

1.3.2 核心算法

　　核心算法主要分两大部分，即滤波算法与心率算法。

　　虽然ADS1293对采样后的数据尽管噪声得到了一定的抑制，但仍有50Hz的干扰，在心电测量时必然还有其他信号的干扰，所以软件滤波是必然需要的。在本设计中，仅对心电数据进行低通滤波处理，采用窗函数法设计FIR低通滤波器，将30Hz以上的信号滤除，保留有效的心电频率数据。

　　由阻带最小衰减和过渡带宽性能指标，选取汉宁窗，采样点数N为31。在图表中可以看出，该滤波器对低频信号给予了适当的放大，高频尤其是50Hz工频有很好的抑制作用。而真正的数据衰减是在30Hz~38Hz之间开始。

　　软件中对心率进行计算主要是基于对QRS波中R波的识别来进行的，认为R波的出现与心率是同步的。R点的识别在这里简单地采用阈值法。在阈值判别之前首先要进行高通滤波，将低频的干扰去除，与低通滤波器类似，采用长度为31的FIR窗函数滤波。 在心率计算时，设一标志位beat和两个计数位counter、pulseperiod。Counter和pulseperiod在ADC采到一个点时就加1。这样在每识别一个R点，将计数位counter清零，当counter计数到90时，beat位加1，当beat等于3时，开始计算心率。

2 IPAD终端显示

　　iPAD显示屏采用Retina显示技术，可以把更多的像素点压缩到一块屏幕上，从而达到更高的分辨率并提高屏幕显示的细腻程度。该屏的分辨率在正常观看距离下，足以使人的肉眼无法分辨其中单独像素，故也被称为视网膜显示屏。采用该屏显示，可将人心率信号很多细微的差别更清晰地显示出来，方便专业的人士进行分析。如图12所示。

3 结语

　　本系统将传统的心电采集、处理、传输和显示以内衣穿戴的方式集成在一起，克服了传统系统体积大、功耗大、使用不便的缺点，对病患进行长期实时的监控，并在终端进行显示，可在危急状况发生之前来挽救生命。

参考文献：

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