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,心脏病的发病率越来越多,以其突发性的特点,成为人类生命健康的“头号杀手”,严重影响人们的日常生活。目前国内准确、经济、实用的便携式心电不普遍,仪还人们无法在心脏突感不适时,将心电信号记录下来,以备医生诊断时使用。心电图ECG是反映心脏电生理活动的一项客观指标,心电的各项参数与人体的健康状况直接相关。因此,现在的研究人员据此研究和设计了一种适合多数人使用的便携式心电信号记录仪。
心电信号的频率低,幅度小,易受外界环境的干扰,属于微弱信号的范畴。研究人员在分析微弱信号的特点及现有检测方法的基础上,详细讨论了心电信号的形成过程、特点及其所受到的外界干扰的来源,给出不同于传统微弱信号采集的数字信号处理技术,并给出用数字信号处理微弱信号的优势,最后提出基于高性能嵌入式微处理器DSP的便携式心电信号采集系统的设计。4
心电采集涉及到大量信号的处理,可以采用DSP作为核心处理器,负责数据的同步采集和实时分析数据。DSP是一种经过特殊优化的数字信号处理芯片,可以在单周期内同时完成一次乘法和一次加法,其四级流水线结构的指令处理速度是普通MCU的4倍。这些特点非常有利于FFT、滤波、卷积等数字处理算法的集成以减轻计算机数据处理的负担。5DSP采用哈佛结构使得处理指令和数据可以同时进行从而大大提高了处理速度指令周期多为纳秒级且绝大部分为单周期指令。DSP设置了硬件乘法累加器大都能在单个周期内完成乘法累加运算满足了FFT、数字滤波等数字信号实时处理的要求使得计算速度大大提高。6
ECG是一种低频率的微弱双极性信号,信号主要成分中在005150Hz,幅度为10V4mV典型值为1mV。ECG通常还混有其他的生物电信号加之体外50Hz工频干扰、仪器内部噪声和仪器周围电场磁场电磁场的干扰等等,使得心电信号噪声背景较强,为采集和测量带来了难度。7
心电信号采集该系统由心电信号的调理模块、以DSP为核心的中央处理模块及外围辅助模块组成。心电信号调理模块主要完成信号的前置放大、脱落检测、右腿驱动和模拟滤波器等功能电路的设计。中央处理模块采用高性能、低功耗、处理能力强的DSP处理器TMS320VC5416,实现对心电信号的数字滤波及频谱分析。信号采集也正是该设计的重要模块。8
心电信号采集如图1所示和分析系统硬件主要包括模拟和数字两大部分首先通过AgCl传感器采得人体心电信号,进行模拟放大、滤波处理;然后进行DSP的AD转换,采集到心电的数字信号通过DSP进行r
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